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Zoom sur la fabrication additive

Publié le 5 janvier 2018


La fabrication additive désigne « l’ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique » [1], en opposition aux procédés par retrait de matière, tel que l’usinage. Plus connue du grand public sous le nom d’impression 3D, les possibilités de prototypage et d’outillage rapides que confèrent ces procédés ouvrent de nouvelles perspectives aux industriels. Etat des lieux et perspectives.

Dans les colonnes de 360°R&D, des projets portés par des SRC autour de la fabrication additive ont été présentés à maintes reprises. La publication de l’étude « Futur de la fabrication » en 2017 commanditée par le Pôle interministériel de Prospective et d’Anticipation des Mutations économiques (Pipame) [2] est l’occasion de faire un tour d’horizon. 

Connue depuis le début des années 1980, la fabrication additive enregistre un essor remarquable depuis quelques années. Son utilisation ne se limite plus seulement à des fins de prototypage. Elle permet désormais la fabrication directe de pièces fonctionnelles ou de moules permettant la fabrication de pièces avec un procédé traditionnel. De nombreux secteurs industriels se penchent sur les nouvelles technologies de fabrication additive, dont notamment l’aérospatial, le médical, l’industrie, le bâtiment ou encore l’automobile. Ces secteurs représentent plus de 60 % du marché de la fabrication additive, avec des taux de croissances de 15 à 25 % pour les cinq prochaines années [3].

Diversité des procédés

Les auteurs de l’étude dénombrent plusieurs familles de procédés : Photopolymérisation de résine SLA/DLP, Projection de gouttes de matière, Projection de liant/binder jetting (BJ), Frittage laser sélectif (Selective Laser Sintering – SLS), Fusion Laser Sélective (Selective Laser Melting – SLM), Fusion par faisceau d’électrons (Electron

Beam Melting – EBM), Dépôt de fil fondu (Fused Deposition

Modeling), Projection de poudres dans un flux d’énergie (DLMD/ CLAD), Assemblage de couches / Stratoconception / LOM. Les deux derniers procédés sont des procédés développés par deux membres de l’ASRC : Irepa Laser et Cirtes.

Les procédés peuvent se différencier selon plusieurs aspects : matériaux utilisables, dimensions et complexité des pièces réalisables, coût du procédé,  coûts d’acquisition, d’utilisation et d’accès, rugosité et porosité des pièces, niveau de maturité etc. Les entreprises devront ainsi étudier ces différents critères en fonction de leurs besoins industriels sachant que certains secteurs, par la nature des produits à fabriquer, peuvent plus rapidement adopter la fabrication additive (par exemple, dans le secteur médical, la réalisation de couronnes, prothèses de hanches ou d’implants). En effet, la fabrication additive permet de modifier plus facilement des concepts, de personnaliser des produits, d’éditer des petites séries, d’opérer des formes complexes.

Conditions de diffusion de la fabrication additive et impact potentiel

La fabrication additive constitue un nouveau paradigme technologique. Comme toute technologie, elle doit trouver les réponses nécessaires aux verrous pour jouir d’une large diffusion. Ainsi, l’augmentation de la productivité (vitesse et coût), la fabrication de pièces de grandes tailles, le volet formation, son intégration aux nouvelles approches de conception, le développement de nouveaux matériaux facilement accessibles, la fiabilité et la répétabilité sont notamment des facteurs importants dans l’utilisation importante des différents procédés dans les années à venir.

L’étude présente quatre scénarii à cinq, dix, quinze ans qui se résument de la façon suivante : 1. Prototypage et expérimentation, 2. Industrialisation de la personnalisation : de l’esthétique au fonctionnel, 3 : Production série directe et indirecte pour le gain de performance, 4 : Evolution de la chaîne de valeur.

En effet, la fabrication additive pourrait avoir un impact sur la composition d’une filière, ne serait-ce qu’en raison de la réduction possible du stock, car la fabrication se ferait à la demande, de flux logistiques internes réduits et des centres de réparation et de fabrication localisés et multipliés. Un impact qui pourrait se faire dans la chaine de valeur interne à l’entreprise tout comme la chaine de valeur d’une filière industrielle dans son ensemble.

[1] Définition extraite de la norme NF E 67-001
[2] http://www.entreprises.gouv.fr/files/files/directions_services/etudes-etstatistiques/prospective/Industrie/2017-Fabrication-additive.pdf 
[3] Wohlers Report 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry 2015

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