La technologie d’impression 3D est en plein essor. Mais passé l’euphorie du départ où tout le monde souhaite imprimer tout et n’importe quoi, nous arrivons au stade pratique et surtout utile. Cette technologie est employée dans de nombreux secteurs et un nombre croissant d’entreprises l’adoptent, car elle recèle un immense potentiel pour les chaînes d’approvisionnement, le développement de produits. Elle permet ainsi de créer de nouveaux modèles commerciaux plus rapidement. Mais comment est-elle concrètement implantée dans le process industriel ?
La technologie de fabrication numérique, également appelée impression 3D ou fabrication additive, permet de créer des objets physiques à partir d’une représentation géométrique ou d’un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO), par ajouts successifs de matériaux.
Cette technologie est véritablement innovante et polyvalente. Il ouvre de nouvelles opportunités et possibilités pour les entreprises qui cherchent à améliorer l’efficacité de la fabrication. D’ailleurs, les thermoplastiques conventionnels, la céramique, les matériaux à base de graphène et le métal sont les matériaux qui peuvent maintenant être imprimés en utilisant l’impression 3D.
Cette technologie a donc le potentiel de révolutionner les industries et de changer la chaîne de production. Son adoption augmentera la vitesse de production tout en réduisant les coûts. Comment concrètement est-elle implantée dans les industries ?
Quelles imprimantes 3D pour les entreprises ?
Les imprimantes se présentent sous différentes formes et tailles et peuvent être configurées de différentes manières en fonction des objectifs finaux. Mais couramment, celles utilisées dans l’industrie peuvent être divisées en deux types distincts : soit la modélisation des dépôts en fusion ou SLA (stéréolithographie), soit l’impression 3D résine.
Dans le premier cas, l’imprimante est simplement un dispositif de traçage. Elle pousse un filament en plastique fondu, à travers une buse chaude pour déposer les couches dans la surface d’impression sur une armature, préalablement réalisée. Une fois l’impression achevée, l’utilisateur retire le support ou le dissout dans du détergent et de l’eau.
Dans le deuxième cas, il s’agit presque de l’opposé du premier. Au lieu de faire fondre le plastique dans un liquide, l’imprimante utilise un liquide réactif aux UV qui durcit sous la lumière. Chaque couche est « durcie » à l’aide d’un réseau de LED, qui émet de la lumière selon un motif défini.
S’affranchissant des contraintes liées aux techniques de fabrication traditionnelles, l’impression 3D est la technologie idéale pour du prototypage rapide par exemple (l’un de ses usages les plus courants). Il existe aussi des imprimantes 3D industrielles, plus avancées, utilisées pour la fabrication en série d’objets finis et de pièces opérationnelles.
Les utilisations industrielles de l’impression 3D
En premier lieu, dans l’industrie aérospatiale, l’impression 3D a le potentiel de fabriquer des pièces légères, des géométries améliorées et complexes, ce qui peut réduire les besoins en énergie et les ressources. De fait elle peut entraîner des économies de carburant en réduisant le matériau utilisé pour produire les pièces. Les alliages à base de nickel sont préférés en raison des propriétés de traction, de la résistance à l’oxydation/corrosion et de la tolérance aux dommages.
En second lieu, le monde médical est un domaine extrêmement propice à l’utilisation de cette technologie, car chaque personne est unique. En effet, en médecine dentaire, en orthopédie et tout autre domaine nécessitant des implants (chirurgie cardiaque, etc.), les produits médicaux doivent être parfaitement adaptés. Ces domaines ont besoin de pièces dont les matériaux et la mise en œuvre répondent à des normes de qualité extrêmement élevées. Il en va de même pour les instruments chirurgicaux spécialisés et les dispositifs médicaux.
Ensuite, l’utilisation de la technologie d’impression 3D dans l’industrie automobile permet à l’entreprise d’essayer diverses alternatives et de mettre l’accent sur les étapes d’amélioration, ce qui incite à une conception automobile idéale et efficace et réduit le gaspillage et la consommation de matériau. Par exemple, Ford est le leader dans l’utilisation de la technologie d’impression pour produire des prototypes et des pièces de moteur.
Dans un quatrième temps, dans l’industrie de l’architecture, du bâtiment et de la construction, la technologie d’impression 3D est une alternative écologique et offre des possibilités illimitées quant à la réalisation de géométrie complexe. Sans compter que les entreprises peuvent concevoir et créer le visuel du bâtiment rapidement et à moindre coût, tout en évitant les retards et en aidant à identifier les zones problématiques. Ainsi, les ingénieurs et architectes peuvent communiquer plus efficacement et plus clairement avec leur client.
Dans un cinquième temps, l’industrie du textile n’est pas en reste, tout comme le matériel ménager ou tout autre produit de la vie courante. Par exemple, la première génère une énorme quantité de déchets, qui finissent dans les décharges, l’impression 3D permet alors la confection de vêtements sur mesure et totalement personnalisés.
De manière étonnante, on retrouve également cette technologie dans l’industrie alimentaire. En effet, il existe une demande croissante pour le développement d’aliments personnalisés pour des besoins diététiques spécialisés, tels que les athlètes, les enfants, les femmes enceintes, les patients, etc., qui nécessitent une quantité différente de nutriments en réduisant la quantité d’ingrédients inutiles et en améliorant la présence d’ingrédients sains. Concrètement, en utilisant la technologie d’impression 3D, des matériaux spécifiques peuvent être mélangés (enzymes, vitamines, etc.) et transformés en diverses structures et formes complexes.
L’intelligence artificielle, avenir de l’impression 3D
Les scientifiques et les ingénieurs développent constamment de nouveaux matériaux aux propriétés uniques pouvant être utilisés pour l’impression 3D, mais trouver comment imprimer avec ces matériaux peut être une énigme complexe et coûteuse.
Souvent, un opérateur expert doit multiplier les essais — éventuellement en réalisant des milliers d’impressions — pour déterminer les paramètres idéaux (vitesse d’impression et quantité de matériau déposé), permettant une impression systématique efficace.
Les chercheurs du MIT ont récemment mis au point une intelligence artificielle pour rationaliser cette procédure, basée sur l’apprentissage automatisé utilisant la vision par ordinateur pour surveiller le processus de fabrication, puis corriger les erreurs dans la façon dont il traite le matériau en temps réel. Cela pourrait permettre aux ingénieurs d’incorporer plus facilement de nouveaux matériaux dans leurs impressions, ce qui pourrait les aider à développer des objets dotés de propriétés électriques ou chimiques particulières. Cela pourrait également aider les techniciens à ajuster le processus d’impression rapidement si les conditions matérielles ou environnementales changent de manière inattendue.
La technologie de l’impression 3D est donc un allié de choix, devenant essentielle dans de nombreux domaines industriels. Le développement constant de nouvelles techniques et de matériaux permettra surement aux entreprises de s’adapter à notre monde en plein bouleversement économique, technique, sociétal et climatique.