Fabrication additive (impression 3D) - impact sur la conception, l’accélération de la production et l’utilisation de nouveaux matériaux

La technologie d’impression 3D est sur le point de révolutionner la fabrication et de propulser les industries dans une nouvelle ère de performance.

Longtemps réservée aux grandes entreprises qui avaient les moyens d’utiliser cette technologie, la réduction importante du prix des imprimantes et des matériaux 3D a permis à de nombreuses petites entreprises de l’adopter à leur tour. En 2014, le rapport Wohlers prévoyait une hausse de 3,07 milliards de $ en 2013 à 12,8 milliards de $ de chiffre d’affaires en 2018 (et selon le rapport 2016, elle pourrait atteindre un record de plus de 5 milliards de $ en 2015).

Une démarche de réduction des coûts

Initialement préconisée pour les projets de prototypage et de conception, cette technologie a accompli des progrès qui permettent désormais à la fabrication additive de créer des articles à la structure sécurisée. Les entreprises ne limitent plus l’impression 3D à la conception et bénéficient de réductions de prix spectaculaires.

Dans ses déclarations à Computer Weekly.com, Paul Doe, chef concepteur chez Prodrive, les concepteurs pour le sport automobile, a indiqué : « Nous sommes en mesure de construire des formes que nous ne pouvions pas obtenir avec des moules coulés ou à la forge, des pièces que vous ne pouvez fabriquer par aucun autre moyen, si ce n’est la fabrication additive. Nous évitons ainsi les coûts fixes et donc, pas besoin d’avoir de grands stocks car nous pouvons fabriquer les pièces à la demande. » Dans un projet de voiture particulier, grâce à l’impression 3D, ils ont pu faire des économies de 80 000 £.

Ce sont surtout les industries plus spécialisées qui ont bénéficié d’une production plus rapide. Alors que des pièces complexes uniques exigeaient auparavant des délais de fabrication de plusieurs semaines, voire même des mois, elles peuvent désormais être produites en interne en quelques heures seulement.

Accuride fait appel à l’impression 3D pour la conception de ses produits

Pour les ingénieurs concepteurs d’Accuride, l’impression 3D a considérablement modifié l’approche quant au développement des produits. Le coût relativement faible qui correspond à la fabrication des pièces prototypes leur a permis de multiplier les expériences et de tester leurs idées avant de retenir la conception définitive. Evidemment, cela a un effet positif sur les produits de consommation mais aussi pour les clients qui bénéficient de la meilleure solution possible.

De nouvelles opportunités avec de nouveaux matériaux

Les nouveaux filaments multiplient les opportunités de fabrication additive et les récents développements permettent même aux imprimantes 3D bas de gamme de produire des modèles métalliques.

Les filaments métalliques contenant du plastique offrent de nouvelles perspectives formidables pour les petites entreprises. Les versions laiton et cuivre sont facilement disponibles, et il sera possible à l’avenir de produire commercialement des modèles en nickel, céramique et même en verre à partir de l’impression 3D.

3M a récemment déposé un brevet pour un nouveau type de technologie d’impression 3D susceptible d’aboutir à la fabrication de plastiques à base d’hydrocarbures fluorés, également appelés fluoro-polymères, qui sont utilisés dans de nombreuses applications, telles que le domaine aérospatial et la défense jusqu’aux surfaces de cuisson antiadhésives.

L’avenir de la fabrication

La fabrication additive est déjà adoptée pour les productions en petites séries, mais elle n’a pas encore réussi à envahir les marchés de production en très grandes séries. Les gros avantages pour les entreprises se retrouvent au niveau du montage de sous-ensembles, des outils et des gabarits afin de réduire les coûts et les longs délais de fabrication.

Mais certaines entreprises de pointe optent pour l’impression 3D et les nouvelles technologies, les entreprises de construction faisant appel à la fabrication additive, pour produire des composants de construction modulaires, et même des drones pour effectuer l’inspection et la surveillance des sites. Les dimensions étaient jusqu’ici un facteur limitatif, mais Stratasys vient de dévoiler une machine qui imprime sur un plan vertical, ce qui permet d’obtenir des dimensions de pièces pratiquement illimitées dans le sens de la construction, affirme l’entreprise.

Les entreprises et les usines du monde entier propulsent l’industrie de la fabrication additive au niveau supérieur. La Factory 2050 de l’université de Sheffield a été construite avec pour objectif principal le développement d’une production de fabrication à haute valeur ajoutée sur des cycles courts et dans des délais limités.

La Factory 2050 et des usines du même type bénéficient également des nouvelles normes pour étayer et faciliter la croissance au sein de l’industrie. ASTM International a tout récemment décrit les exigences chimiques et mécaniques pour l’impression 3D des alliages d’acier inoxydable.

Il est intéressant de remarquer que les principaux constructeurs d’origine (OEM), surtout ceux du marché automobile, se trouvent en tête des expériences et des investissements dans cette technologie.

La start-up Carbon pour impression 3D a attiré GE, BMW et Nikon comme investisseurs stratégiques, et BMW a déjà produit près de 10 000 pièces avec les machines Carbon, essentiellement pour ses Minis en Allemagne.

Peugeot vient d’annoncer un partenariat avec Divergent 3D, une entreprise américaine qui a présenté l’année dernière une super voiture construite à partir de composants structurels imprimés en 3D. Le constructeur français a indiqué qu’il commencerait par faire appel à la technologie de Divergent pour fabriquer les prototypes et que par la suite, il explorera les méthodes qui lui permettront d’utiliser celle-ci dans la production à grande échelle.

Honda a utilisé une imprimante 3D pour fabriquer les panneaux extérieurs de son véhicule électrique compact MC-Β, et Ford a affirmé que l’une de ses applications immédiates explorait l’outillage.

Les penseurs avant-gardistes se retrouvant à la tête d’une industrie où le potentiel de croissance n’a plus de limite, la fabrication additive sera-t-elle en mesure de remplacer la fabrication telle que nous la connaissons aujourd’hui ? Pour le moment, cela semble improbable à cause des délais requis pour imprimer chaque pièce. Mais devant le rythme de progression remarquable de cette technologie, nous ne pouvons pas négliger son impact potentiel.

Documentation supplémentaire de Nikkei Technolog, EPPM, Financial Times