Initialement mise au point dans les années 1970, la fabrication additive a beaucoup évolué depuis sa création pour permettre une utilisation personnelle et industrielle de précision dans presque tous les domaines imaginables. Les exemples varient en complexité, allant d’un pistolet à colle chaude à un faisceau d’électrons coupant avec précision.
PRINCIPAUX ENSEIGNEMENTS
Utilise des logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) ou des capteurs et scanners 3D
Appliquer les compétences en matière d’impression 3D et de prototypage rapide
Applications industrielles bon marché et efficaces dans les domaines de la santé, de l’agriculture, de la fabrication, etc.
Qu’est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive est le contraire de la fabrication soustractive. La fabrication soustractive s’apparente à la taille du bois ou à la taille de la pierre, où le travailleur retire habilement de la masse au matériau à l’aide d’un outil tranchant, pour finalement façonner un objet utilisable.
Ainsi, pour poursuivre l’analogie, la fabrication additive consiste à ajouter de la masse à un autre matériau afin de créer un objet utilisable de plus grande dimension.
La fabrication additive consiste à déposer (« imprimer ») une très fine couche de matériau, section par section, chacune au-dessus de la précédente, pour créer un objet en 3D. Bien que ce processus donne l’illusion de fabriquer un objet à partir de rien, les machines d’impression de haute précision sont parfaitement réglées pour chauffer et refroidir les différentes parties de la structure au niveau moléculaire afin que les couches fusionnent et se mettent en place.
Les applications bénéfiques de la fabrication additive
Vous est-il déjà arrivé qu’un appareil, une pièce d’équipement ou un meuble que vous aimiez se brise soudainement ? L’achat d’un substitut ne suffit pas – le produit entier est soit trop cher, soit trop précieux pour l’utilisateur pour être remplacé ; l’article préféré peut également être discontinué, et les pièces remplaçables ne sont plus disponibles !
C’est là que l’impression 3D vient sauver la situation.
Grâce à la fabrication additive, presque toutes les pièces remplaçables qui s’usent ou tombent en panne peuvent être fabriquées sur mesure à un prix raisonnable. Cette évolution a donné naissance à un nouvel amour pour le recyclage, le remplacement et la satisfaction de besoins mécaniques spécifiques, tant au niveau personnel qu’au niveau industriel.
Voici quelques exemples des possibilités infinies qu’offrent les applications de fabrication additive :
Des pièces personnalisées pour des projets spécifiques qui, autrement, n’offriraient pas un retour sur investissement suffisamment élevé pour être entrepris par une entreprise.
Jusqu’à 90 % de déchets de matériaux en moins par rapport à la fabrication soustractive
Utilise des matériaux plastiques respectueux de l’environnement et biodégradables.
Conception géométrique et physique précises
Encourager la conception visuelle dans la résolution de problèmes pour les ingénieurs
Amélioration de l’accessibilité des personnes à la création et à la réparation d’objets
Permet un apprentissage et un enseignement créatifs
Prolonge la durée de vie des machines, même de celles qui ne sont plus commercialisées.
La viande imprimée en 3D peut contribuer à répondre à la demande croissante de protéines animales de l’industrie alimentaire
Les dispositifs portables de santé qui sauvent des vies sont moins chers et plus nombreux pour le commun des mortels
Capacité à créer facilement des formes géométriques très complexes et parfaitement mesurées
Le prototypage rapide permet une R&D plus efficace et plus rentable
Les avantages et les applications sont presque trop nombreux pour être comptés. L’une des solutions les plus urgentes apportées récemment par la fabrication additive a été la réponse à la pénurie d’EPI au début de la pandémie de grippe aviaire. Lorsque les chaînes d’approvisionnement n’ont pas été en mesure de fournir des EPI dans des délais très courts, des personnes ont commencé à imprimer en 3D des pièces et de nouvelles solutions vestimentaires pour les personnes en première ligne, ce qui a contribué à atténuer la pénurie internationale.
Les risques de la fabrication additive
Comme pour toute nouvelle technologie, les innovations futures sont tempérées par les risques inhérents. Dans le cas de la fabrication additive, les risques liés à l’utilisation accrue de cette technologie sont quelque peu particuliers :
Premièrement, il existe un risque d’érosion des normes de propriété intellectuelle. Si une personne possède la même imprimante 3D qu’une autre, elle peut reproduire ses produits assez facilement. La connaissance et la facilité de reproduction des produits peuvent contribuer à réduire les coûts excessifs imposés par les autorités bureaucratiques ou les entreprises.
Deuxièmement, il existe un risque de contrôle de la qualité en matière de sécurité. En raison de l’accessibilité accrue de la fabrication additive et de la diminution des coûts initiaux, certains individus font fi de leur responsabilité personnelle et des lois fédérales.
Par exemple, on craint de plus en plus qu’à mesure que la technologie de l’impression 3D s’améliore, les particuliers puissent contourner les lois sur l’enregistrement et imprimer leurs propres armes à feu et pièces détachées.
Ce n’est pas seulement dangereux au sens propre, mais l’absence de tests de qualité dans ce scénario signifierait également une plus grande probabilité de défaillance du produit, ce qui entraînerait des risques encore plus importants pour la santé et la sécurité. Le même problème se pose dans le secteur de la santé : si certaines pièces d’appareils médicaux sont imprimées en 3D en masse pour être plus accessibles et plus abordables, elles doivent également présenter la plus grande garantie de durabilité et de haute performance.
Les 7 types de fabrication additive
Il existe sept types de fabrication additive, même si, au fur et à mesure que la technologie s’améliore, la catégorisation et la dénomination évoluent également avec l’innovation.
- Jetting de liant
Ce type d’impression 3D consiste à appliquer une solution adhésive sur des couches de céramique ou de métal en poudre dans la section transversale à l’aide d’un processus similaire au jet d’encre. - Dépôt d’énergie dirigée (DED)
Ce type de fabrication additive utilise un faisceau laser pour faire fondre des morceaux de métal (ou de la poudre de métal) dans une couche de matériau. Cette catégorie comprend également le soudage à l’arc et la fabrication de formes libres à l’aide d’un faisceau d’électrons. - Extrusion de matériaux
La forme la plus connue de fabrication additive accessible est l’extrusion de matériaux, qui consiste à appliquer un filament de plastique en fines couches pour créer un produit final. Elle est réalisée à l’aide d’une machine de fabrication par filament fondu (FFF). Ce type de machine AM est peu coûteux (quelques centaines de dollars) et peut être utilisé pour des applications domestiques, mais il présente des limites importantes en ce qui concerne la taille, l’orientation et la fonctionnalité durable des objets qu’il peut créer. - Fusion de lits de poudre
Cette technique utilise le frittage laser, la fusion laser et la fusion par faisceau d’électrons pour fusionner les métaux et les polymères. Cette fusion se fait dans un lit de granulés pour un meilleur soutien temporaire. - Lamination de feuilles
Dans ce domaine de la fabrication additive, des matériaux bon marché tels que le papier, le plastique et les métaux sont collés en fines couches à l’aide d’un adhésif et pressés fermement jusqu’à ce qu’ils soient collés. Une lame en tungstène permet d’effectuer les dernières coupes détaillées du produit final. - Stéréolithographie
Également connue sous le nom de « polymérisation en cuve », la stéréolithographie est le processus de durcissement d’un matériau liquide – tel que des résines – en un matériau solide à l’aide d’une lumière ultraviolette (UV). L’exposition contrôlée à la lumière provoque la polymérisation ; des liaisons covalentes se forment entre les couches de matériaux ajoutés et renforcent le produit. - Jetting de matériaux
Cette technique de fabrication additive est très similaire au binder jetting, mais dans cette version, le matériau ajouté est déposé gouttelette par gouttelette dans une couche de cire directement sur l’objet en cours de production, sans lit de poudre granulaire pour le support. Cette méthode est relativement peu coûteuse par rapport à d’autres, mais elle produit un objet final plus faible.
Comment choisir la bonne méthode de fabrication additive ?
Par nature, la fabrication additive est un joker qui peut remplir presque tous les rôles qu’on lui demande. C’est pourquoi il est préférable de procéder par étapes logiques.
En d’autres termes, ne vous demandez pas ce que vous pouvez faire pour promouvoir la fabrication additive, mais plutôt ce que la fabrication additive peut faire pour vous.
Bien sûr, vous pouvez moderniser toutes vos machines industrielles avec les dernières versions d’imprimantes 3D, mais la meilleure perspective sur la fabrication additive est de la considérer comme un couteau suisse, applicable dans presque tous les scénarios qui nécessitent une solution personnalisée et individuelle.
N’oubliez pas non plus de sortir des sentiers battus – euh, du lit d’impression 3D – lorsque vous envisagez des solutions, car on ne sait jamais quand une nouvelle application 3D catalysera une nouvelle méthode de fabrication additive, alors n’hésitez pas à expérimenter !
