La fabrication additive est actuellement plébiscitée dans de nombreux domaines tels que le secteur de l’énergie et l’industrie aéronautique. Elle est entre autres utilisée pour l’élaboration de prototypes, de pièces mécaniques et d’outillage industriel. De la production à la finition, ce type de procédé requiert généralement des gaz comme l’azote, l’argon ou encore l’hélium.
Qu’est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive englobe différents procédés d’impression 3D industrielle. Elle permet ainsi de concevoir des objets physiques à partir des données d’un fichier numérique. La méthode consiste concrètement à superposer de fines couches de matière pour créer une version tridimensionnelle d’un projet CAO. Cette technologie possède désormais de nombreuses applications dans la construction de machines ou le traitement de pièces à haute performance.
En général, les procédés de fabrication additive se différencient par les matériaux utilisés et la manière de les déposer par couche. Les industriels se servent le plus souvent de métaux, de céramiques ou de polymères. En fonction de l’imprimante 3D, ces matières sont utilisées sous forme de poudre, de fil, de ruban ou de liquide. Elles seront ensuite superposées par fusion, polymérisation, frittage…
Aujourd’hui, il existe une grande diversité de procédés pour imprimer des pièces en 3D. La fabrication peut être réalisée par :
- agglomération de poudres métalliques sans fusion (ou metal binder jetting) ;
- assemblage de plaques métalliques sans fusion (ou stratoconception) ;
- dépôt de fil fondu (avec apport par faisceau d’électrons ou par arc) ;
- projection de poudres fondues (par laser ou par faisceaux d’électrons) ;
- fusion sur lit de poudres métalliques ;
- superposition de gouttelettes de plastique ;
- frittage de poudres (au laser ou par masque) ;
- stratification de plaques (empilement de sections) ;
- extrusion de fil fondu ;
- photopolymérisation (par masque ou stéréolithographie) ;
- hybridation de procédés d’additive manufacturing avec l’injection plastique.
Des gaz industriels comme l’hélium, l’azote ou l’argon sont indispensables dans la majorité des techniques de fabrication additive. Ils servent notamment à empêcher l’oxydation des matières en fusion ou l’inflammation des poudres.
Quels sont ses avantages ?
La fabrication additive offre une grande liberté en matière de personnalisation des pièces. Il s’agit du plus grand atout de cette technologie. Effectivement, les procédés actuels permettent d’obtenir des formes complexes non réalisables avec le moulage, l’usinage ou les techniques soustractives classiques. Ces méthodes de fabrication présentent par ailleurs d’autres avantages comme :
- La diminution des frais d’outillage, car les pièces sont directement imprimées ;
- L’accélération du processus de prototypage, en raison des itérations rapides des conceptions ;
- L’optimisation des étapes et des coûts de fabrication ainsi que de la durée de mise sur le marché des produits ;
- La simplification de la chaîne logistique des industriels ;
- La légèreté et la résistance optimale des objets conçus ;
- La consolidation des pièces, grâce à la réduction du nombre de composants ou même la création d’un élément unique plus complexe ;
- L’amélioration du design et de la longévité des objets créés ;
- L’accès à des structures complexes (maillages fins, parois minces, éléments cachés, matériaux architecturés…) ;
- La réduction du gaspillage de matières premières, surtout par rapport aux méthodes soustractives ;
- La conformité aux nouvelles normes dans la conception industrielle (émissions de CO2, consommations d’énergie et d’eau, rejets de débris…).
Il est toutefois important d’envisager cette technique dès la phase de conception des pièces pour profiter pleinement de ses atouts. De plus, cette étape est essentielle pour réfléchir aux ajustements nécessaires dans la chaîne de production. Il faudra d’ailleurs anticiper les nouveaux besoins liés à l’impression 3D industrielle.
