Fabrication additive industrielle : 5 tendances qui en remettront une couche en 2017
Ah, l’impression 3D ! Cette promesse de progrès pour le consommateur a connu une descente aux enfers en 2016, entraînant avec elle les principaux acteurs du secteur. Mais est-ce vraiment surprenant ? Après tout, la fabrication additive est une technologie de fabrication réservée aux professionnels. Quand on est incapable de produire un modèle en 3D, on ne peut espérer en imprimer le produit. Il est donc grand temps que la fabrication additive connaisse son jour (ou son année) de gloire.
L’essor de cette technologie est resté modéré chez la plupart des acteurs du secteur industriel, jusqu’à ce qu’elle prenne son envol en 2016 grâce à l’avènement de la fabrication métallurgique additive et à un investissement notable de la part de GE dans le monde du métal additif. Malgré une évolution encore assez lente, la fabrication additive commence à se placer sur le même plan que les autres technologies industrielles, s’implantant ainsi sur une ligne de production intégrée. Dorénavant, il est possible de faire appel, pour la plupart, aux entreprises auxquelles on s’adressait déjà concernant d’autres technologies industrielles, ce qui engendre une offre beaucoup plus large au niveau des logiciels, des matériaux et des machines.
Pour l’industrie, cette année s’annonce propice à la poursuite de la percée réalisée en 2016. Voici donc cinq tendances de la fabrication additive industrielle, susceptibles de faire leur apparition en 2017.
1. Industrialisation accrue
La fabrication additive est passée de la phase de prototypage à celle de fabrication, ce qui témoigne d’une hausse de l’industrialisation. Au cours des dernières années, la priorité était l’élaboration d’outils. Mais dès lors que les fabricants entrent dans des dynamiques de production, ils ont besoin de procédés établis efficaces et fiables. Lorsqu’un prototype ne fonctionne pas, il suffit de l’imprimer à nouveau, mais si tout un lot de pièces de série rencontre un problème, c’est catastrophique. Là où l’on trouvait entre une et trois machines additives dans une usine, les entreprises s’efforcent désormais d’en installer des dizaines.
Certains acteurs majeurs, dont Additive Industries, EOS et Concept Laser (la récente acquisition de GE), sont en train de créer des « systèmes d’automatisation » (autrement dit, des robots) capables d’opérer entre les machines, en adaptant leurs fonctions à chaque étape de la chaîne de production. L’automatisation de certaines de ces fonctions dans le but d’éloigner les humains des zones à risque permet de rendre le processus de fabrication plus répétitif et plus mécanisé.
Pour ce qui est des processus répétitifs, imaginez une entreprise comme Michelin qui imprime près d’un million de moules pour pneumatiques par an. Il ne s’agit pas d’imprimer le pneu lui-même mais une pièce qui permet de réaliser le produit fini. Cette démarche, qui consiste à imprimer une chose qui produit la chose, a de fortes chances de gagner du terrain cette année. Le dernier obstacle avant l’industrialisation est la consolidation au sein même de l’industrie. Les choix récents de GE résument presque à eux seuls cette tendance et sont le signe que l’industrie a pris conscience du changement qui arrive.
2. Multimatériaux, matériaux ciblés et céramiques
Accélérant le virage vers les machines à impression métallique, amorcé en 2016, les entreprises continuent de perfectionner leurs technologies quant à la composition potentielle des matériaux. XJet, par exemple, émulsionne le métal (ou le « projette ») sous forme de petites particules en suspension dans un liquide, au lieu de fusionner les poudres de métaux au laser. Cela modifie les propriétés du matériau, permet d’obtenir une structure granulaire du métal plus fine et présente ainsi un plus grand potentiel pour l’impression de métaux multimatériaux. Il s’agit là d’une approche révolutionnaire de l’impression métallique en 3D et d’une aubaine potentielle pour la conception générative, car le procédé de projection de nanoparticules permet d’imprimer des structures et des renforts internes bien plus complexes.
Ce que XJet réalise pour les métaux, une entreprise appelée Inkbit l’applique aux polymères. Leur système d’impression à tête d’injection utilise des encres conductrices haute résolution, produit des matériaux présentant des propriétés intéressantes et imprime des polymères en couleurs. Ceci permet d’ouvrir la voie non seulement à des pièces polymères fonctionnelles, mais aussi à un renouvellement de la conception à forte valeur ajoutée et des polymères de haute performance. Dans l’industrie automobile, où des plastiques de pointe répondent aux défis que présentent la rentabilisation des coûts et les exigences de performance, cette technologie pourrait se révéler particulièrement utile.
Et l’on retrouve ce même esprit au niveau des matériaux ciblés, spécialement conçus pour une application particulière. Généralement, si un fabricant rencontre un problème de conception, l’une des solutions peut consister à développer une formule idoine, où le matériau est conçu pour une pièce spécifique (Nike, par exemple, utilise des milliers de plastiques spécifiques). Traditionnellement, les systèmes additifs obligeaient les fabricants à se débrouiller avec ce dont ils disposaient, mais maintenant, certains acteurs majeurs du marché, tels que GM et BMW, commencent à demander des formules d’additifs spécifiques et les fabricants de matériaux entendent bien relever le défi.
La céramique joue également un rôle de plus en plus important dans l’univers des additifs et il est fort probable qu’elle soit au cœur de la prochaine vague de développement du moulage par injection ou des pièces de machine complexes.
3. Adoption généralisée des additifs dans l’outillage
Dans le secteur industriel, l’adoption d’une technologie est motivée par le cycle de vie d’un produit. En ce qui concerne les industries ayant recours aux additifs, principalement les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et de l’industrie lourde, le cycle de vie de ce produit peut être de trois, 10, voire parfois 20 ans. Ces secteurs industriels ne vont pas se mettre à imprimer des voitures entières dès le début, mais pourraient commencer par un domaine tel que l’outillage. Ainsi, pour une voiture qui sera produite dans trois ans (le premier cycle de vie du produit), deux ou trois pièces seront produites par fabrication additive. Puis, lors de la sortie de la seconde génération, dans 10 ans, un tiers de la voiture sera composé de pièces obtenues par fabrication additive, une fois que le constructeur aura mis la technologie additive à l’épreuve et saura comment l’exploiter de manière efficace.
Lors du salon Autodesk University 2016, GE a annoncé que 25 % de ses produits seront concernés par la fabrication additive d’ici à 2020. Le terme concerné est intéressant car il ne signifie pas que des produits entiers seront usinés par fabrication additive, mais suggère une utilisation de cette technologie pour l’outillage ou l’insertion d’une petite pièce imprimée dans la composition d’un produit plus grand. Gardez donc un œil sur le secteur de l’outillage.
4. La fabrication additive pour des produits de petite taille, complexes ou coûteux
L’adoption généralisée par le secteur de l’outillage génère, par voie de conséquence, une technologie additive capable de produire des éléments de petite taille, complexes ou coûteux. Ceux-ci se trouvent aujourd’hui en majorité dans les secteurs médical et dentaire, avec plus de 15 millions d’appareils auditifs imprimés à ce jour et des prothèses dentaires imprimées, allant des bagues d’appareils dentaires aux couronnes, de plus en plus fréquentes. Et les secteurs automobile et aérospatial sont sur le point de leur emboîter le pas.
Ces pièces de petite taille, complexes ou coûteuses prouvent que la fabrication additive présente de la valeur pour le marché et incitent les fabricants à utiliser cette technologie. À l’heure actuelle, ces pièces réalisées en série limitée restent onéreuses. Mais dès lors que plus de machines et de matériaux seront à disposition, les prix commenceront à baisser.
5. La réussite par le logiciel
Pour garantir le succès de la fabrication additive, il est crucial que les équipements, les matériaux et les logiciels soient étroitement liés. Les logiciels existant à ce jour pour les procédés soustractifs ne permettent pas aux concepteurs d’optimiser les procédés additifs. Mais de nouveaux types de logiciels arrivant sur le marché, à l’image de Netfabb d’Autodesk, abordent les procédés additifs en proposant optimisation, simulation et préparation de conception pour des machines et des combinaisons de matériaux définis.
Ce logiciel nécessite également un nouveau format de fichier permettant la conversion et le suivi des informations très denses que requièrent les technologies additives. Le type de fichier 3MF fait naître l’espoir d’une libération du potentiel aussi bien des machines additives actuelles que de celles de demain. Ce type de fichier est une extension du format STL dans la mesure où il fournit une représentation du modèle à l’aide de points et de triangles, mais le format 3MF propose des extensions pour des éléments tels que les gradients multimatériaux, les structures en treillis et les propriétés des machines, ainsi que la possibilité d’ajouter des extensions pour inclure des propriétés encore indisponibles avec les technologies actuelles. Autodesk est l’un des membres fondateurs du consortium visant à développer et adopter ce format, aux côtés de 3D Systems, GE, Materialize, Microsoft et bien d’autres.