Quelles innovations en fabrication additive ?

Si elle est aujourd’hui de plus en plus intégrée aux processus industriels, la fabrication additive est toujours un procédé en plein développement technologique. La journée technique Tech’Day Fabrication Additive, co-organisée par IMT Mines Alès et la Materiautech d’Allizé-Plasturgie, a permis de réunir industriels et acteurs du secteur autour des nouveautés en termes d’équipements et de matériaux. José-Marie Lopez Cuesta, directeur du Centre des Matériaux d’IMT Mines Alès, revient sur cet évènement et sur les dernières innovations en impression 3D.

Quels étaient les objectifs de la journée Tech’Day Fabrication Additive ?

Cette journée qui a ressemblé près de quatre-vingt dix personnes était co-organisée par IMT Mines Alès et la Materiautech, un réseau de structures qui organise des activités pédagogiques, technologiques et commerciales sur les différents types de matières plastiques et procédés à destination des industriels et des étudiants. Dans ce cadre, plusieurs acteurs du secteur ont présenté leurs nouveautés en termes de types de matériaux, de machines, d’outillage et de logiciels, à travers des conférences et des démonstrations.

Pour nous en tant que chercheurs, cette journée technique avait notamment pour objectif de présenter notre stratégie sur ce thème et de nouer des partenariats, notamment avec des industriels, afin de monter des projets.

Quels projets de recherche menez-vous actuellement sur la fabrication additive ?

Nous avons les machines au laboratoire depuis un peu plus d’un an, et nous commençons à lancer des projets. Nous venons d’en démarrer un plutôt tourné vers l’ingénierie, sur la fabrication d’une orthèse, un corset médical. Nous avons également un projet en cours de montage, avec possibilité d’un financement par la région, en partenariat avec une entreprise alésienne sur la fabrication additive par SLS (Selective Laser Sintering), ou frittage sélectif par laser.

L’industrie s’est-elle bien emparée des technologies d’impression 3D ?

Oui, complètement. L’impression 3D est considérée aujourd’hui comme l’une des technologies majeures de fabrication avancée. Elle se développe très vite, avec l’apparition de nouvelles machines et de nouveaux matériaux. Nous souhaitons participer à ce développement au sein de notre laboratoire.

Pour les industriels, l’enjeu de cette technologie est de développer des nouveaux produits avec des formes originales, non réalisables par des procédés classiques, tout en s’assurant qu’ils aient une durabilité et des propriétés mécaniques adaptées à leurs usages.

Si elle a au départ été principalement utilisée pour du prototypage rapide, l’impression 3D trouve aujourd’hui des applications dans tous les secteurs industriels, notamment dans les industries aéronautiques et médicales, en raison de la complexité des pièces qu’elles produisent. Dans l’industrie médicale, la fabrication additive est utilisée pour la production de prothèses, d’orthèses, mais également de dispositifs médicaux intracorporels, comme les stents, des maillages placés dans les artères qui les empêchent de se boucher, ou des vis chirurgicales. La fabrication de ces pièces implique le fait d’utiliser des matériaux biocompatibles et homologués, une problématique très bien maîtrisée par certaines sociétés qui produisent ces matériaux, sous forme de poudres de polymères ou de fils, adaptés à la fabrication additive.

Dans l’aéronautique, cette technologie est notamment utilisée pour l’impression de pièces très spécifiques, pour des satellites par exemple. Elle permet de remplacer des pièces, notamment des pièces métalliques obtenues par des techniques de moulage, par des pièces imprimées en 3D plus fonctionnelles et plus légères. En effet, celles-ci sont redessinées en fonction des possibilités qu’offre la fabrication additive, ce qui permet d’utiliser le moins de matériau possible pour les fabriquer, et donc d’obtenir des pièces plus légères.

Enfin, l’impression 3D est parfaitement adaptée à la fabrication de pièces de remplacement complexes pour des dispositifs anciens, qui n’existent plus sur le marché. On se dirige ainsi vers des moyens de productions de plus en plus personnalisés et flexibles.

En fabrication additive, quelles sont les innovations actuelles en termes de matériaux ?

Des matériaux de plus en plus complexes sont développés. Les nano-composites, par exemple, qui sont des matières plastiques comprenant des particules nanométriques, amènent des propriétés mécaniques, une résistance thermique et des perméabilités au gaz supérieures. Des nouveaux bio-composites sont également développés. Ces matériaux sont constitués de composants biosourcés, et ont un impact environnemental plus faible que les polymères synthétiques. D’autres types de nouveaux matériaux présentent de nouvelles fonctionnalités, comme l’ignifugation. Ce sont des thématiques sur lesquelles nous aimerions nous positionner, en lien avec les compétences déjà présentes au sein du Centre des Matériaux d’IMT Mines Alès.

Au-delà des nouveaux matériaux, y a-t-il de nouveaux types de machines qui amènent des innovations marquantes ?

Dans ce domaine, les innovations arrivent très vite : de nouvelles machines sortent sur le marché en permanence. Certaines d’entre elles sont notamment capables d’imprimer plusieurs types de matières en même temps, ou des pièces avec des symétries de plus en plus complexes. On constate également une plus grande finesse des constituants, et de meilleurs états de surface.

Aussi, l’un des principaux enjeux est la rapidité d’exécution : d’énormes progrès ont été faits pour imprimer des objets à plus grande vitesse. C’est cette avancée qui a permis de sortir l’impression 3D du champ du prototypage rapide, pour aller vers de la fabrication de pièces de production. Dans l’industrie automobile, par exemple, les technologies de fabrication additive concurrencent directement d’autres procédés de production.

Enfin, les imprimantes 3D sont de plus en plus abordables. On trouve des machines à 2000, 3000 euros sur le marché. On peut très bien avoir une imprimante 3D à domicile, ou, dans une logique d’économie partagée, dans une copropriété. Chacun est aujourd’hui à même de fabriquer ses propres pièces, pour réparer ou mettre au point des appareils.