La fabrication additive

L'industrie manufacturière continue d'évoluer et certaines des innovations les plus révolutionnaires se produisent dans la fabrication additive. La fabrication additive est connue pour sa vitesse et sa précision étonnantes, ce qui en fait de plus en plus une option de choix pour la production d'une grande variété de produits et d'applications industriels et grand public.

Alors que les technologies de fabrication traditionnelles, telles que l'usinage CNC, nécessitent des délais plus longs et ne permettent pas de produire des caractéristiques complexes, l'impression 3D peut servir de complément, voire de substitut, à l'usinage CNC pour de nombreux projets nécessitant une plus grande précision et des délais plus courts.

La fabrication additive est un processus qui permet de construire des pièces et des produits en ajoutant de la matière plutôt qu'en la retirant comme dans l'usinage CNC. L'impression 3D est l'une des formes les plus courantes de fabrication additive. La fabrication additive utilise des machines commandées par ordinateur et un logiciel de CAO. Ces machines suivent la programmation du logiciel de CAO pour produire la conception de la pièce ou du produit prévu en ajoutant de la matière.

Les machines de fabrication additive - connues sous le nom d'imprimantes 3D - sont composées de nombreuses petites pièces complexes. C'est pourquoi il est impératif de procéder à une maintenance spécialisée et à des tests de performance réguliers pour garantir la précision des impressions.

Les matières premières utilisées dans la fabrication additive nécessitent souvent une manipulation délicate et sont connues pour avoir une durée de vie plus courte que les autres matériaux de fabrication. S'il est vrai que certains procédés d'impression 3D offrent la possibilité de recycler les matériaux de construction excédentaires, il est important de garder à l'esprit que l'utilisation répétée de matériaux recyclés peut compromettre les propriétés du matériau s'il n'est pas remplacé assez fréquemment par du matériau neuf.

L'un des principaux avantages de l'impression 3D est que la plupart des machines de fabrication additive ne nécessitent pas de surveillance une fois le processus d'impression lancé. La raison en est que l'imprimante 3D est contrôlée par un processus préprogrammé et automatisé. En fait, l'une des seules façons dont le processus de fabrication additive peut être interrompu est si l'imprimante 3D ne dispose pas d'une quantité suffisante de matériau.

Pour de nombreuses méthodes additives, il suffit de retirer le composant imprimé de la plateforme de fabrication. Pour d'autres méthodes additives de nature plus industrielle, le retrait de l'impression peut nécessiter un haut degré d'habileté et de précision, car l'impression peut encore être fixée à la plaque de construction ou enveloppée de matériau de construction. Pour ces méthodes additives, des procédures de retrait plus complexes exécutées par des opérateurs humains sont nécessaires, ainsi qu'un environnement étroitement contrôlé et des précautions de sécurité particulières.

Une fois la pièce imprimée retirée de l'unité de fabrication, diverses méthodes de post-traitement peuvent être utilisées. Par exemple, la fabrication additive SLA durcit les pièces imprimées sous la lumière UV et les pièces métalliques SLS peuvent devoir être traitées thermiquement dans un four. En outre, certaines méthodes de fabrication additive utilisent des supports, qui devront être soigneusement retirés pendant le post-traitement. De plus, de nombreux matériaux additifs peuvent être poncés, culbutés ou polis pendant le post-traitement.

La fabrication additive est devenue une méthode de fabrication précieuse dans un grand nombre de secteurs, notamment l'aérospatiale, le médical, l'automobile, les biens de consommation et la robotique. Cette popularité s'explique notamment par le fait que la fabrication additive offre une efficacité, un coût et une qualité remarquables pour de nombreuses conceptions de produits différents.

Voici quelques-unes des applications les plus courantes de la fabrication additive :

Pièces de faible volume avec des délais d'exécution rapides

Les méthodes de fabrication additive sont d'excellentes solutions pour la production de pièces à la demande et en faible volume. En effet, les méthodes de fabrication traditionnelles exigent souvent une production en grande quantité afin de réduire le coût unitaire en raison des exigences en matière d'outillage. En revanche, la fabrication additive n'implique aucune dépense supplémentaire pour l'outillage, ce qui signifie que de petites quantités de pièces imprimées en 3D peuvent être facilement fabriquées à la demande.

Impression 3D de pièces assemblées

La fabrication additive permet de regrouper des composants séparés en une seule pièce imprimée en 3D. Ces impressions consolidées présentent souvent des géométries complexes ou des pièces mobiles. La fabrication additive permet de produire l'ensemble de l'assemblage de la pièce en une seule impression, alors que les composants multiples doivent être assemblés ultérieurement, comme c'est le cas dans la fabrication traditionnelle. Cette capacité étonnante permet de réduire le temps et l'argent consacrés à l'assemblage et d'éviter les retards de projet.

Fabrication de pièces extrêmement petites

L'un des inconvénients de l'usinage CNC ou de la fabrication soustractive est qu'il peut être difficile de fabriquer de petites pièces. En revanche, la fabrication additive est une excellente solution pour produire des pièces plus petites à des volumes plus faibles. De plus, à mesure que la production de petites pièces augmente grâce à la fabrication additive, des économies d'échelle sont réalisées et le coût global du projet diminue. L'un des meilleurs exemples d'utilisation de la fabrication additive pour produire de petites pièces se trouve dans l'industrie médicale, où les pièces doivent être hautement personnalisées pour une utilisation individuelle dans des applications telles que les implants ou les prothèses.

Une personnalisation améliorée

Par rapport à l'usinage CNC, la fabrication additive est bien supérieure en termes d'options de personnalisation pour les concepteurs de produits. Puisque l'impression 3D n'a pas les coûts et les délais associés aux exigences d'outillage de l'usinage CNC, les ingénieurs peuvent personnaliser les pièces imprimées en 3D pour des applications hautement spécialisées. Ces options de personnalisation incluent des facteurs tels que l'esthétique et les fonctionnalités avancées. Parmi les exemples courants de personnalisation améliorée à l'aide de la fabrication additive, citons l'industrie des produits de consommation, où des caractéristiques uniques, comme des logos, peuvent être facilement ajoutées et modifiées en ajustant le fichier de conception qui entre dans l'imprimante 3D. En outre, l'industrie dentaire bénéficie du haut degré de personnalisation offert par la fabrication additive pour des applications telles que les plateaux dentaires qui peuvent s'adapter aux dents du patient avec un haut degré d'exactitude et de précision.

Les termes "impression 3D" et "fabrication additive" sont souvent utilisés de manière interchangeable, mais ils ne sont pas exactement les mêmes. La principale différence entre la fabrication additive et l'impression 3D est que l'impression 3D produit des pièces en ajoutant de la matière couche par couche. La fabrication additive, quant à elle, produit également des pièces en ajoutant de la matière, mais celle-ci peut ou non être ajoutée par couches.

Plus précisément, l'impression 3D est un procédé de fabrication qui permet de construire une pièce ou un produit couche par couche à l'aide d'une machine hautement sophistiquée et d'un logiciel de CAO. Le logiciel de CAO programme l'imprimante 3D sur la quantité exacte de matériau à utiliser et l'endroit exact où le déposer. La plupart des imprimantes 3D utilisent des matériaux d'impression à base de polymères, car ils sont polyvalents et faciles à trouver pour les projets d'impression 3D. Outre les polymères, certaines technologies d'impression 3D peuvent également utiliser des métaux, des alliages et des céramiques.

Sur la base de ces caractéristiques, il est indéniable que l'impression 3D est bien un processus de fabrication additive. Toutefois, la différence entre les deux réside dans le fait que la fabrication additive est une catégorie plus large qui comprend une plus grande variété de processus par rapport à la seule impression 3D. Par exemple, la fusion sélective au laser et la fabrication par faisceau d'électrons sont également classées parmi les méthodes de fabrication additive. En outre, aucune de ces méthodes ne construit des pièces couche par couche comme le fait l'impression 3D, mais elles impliquent toujours la fabrication de pièces par ajout de matière plutôt que par soustraction comme l'usinage CNC.