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Fabrication additive : comment ça marche ?

May 22, 2018 par Tyler Koslow

Pour tout savoir de la fabrication additive (protoypage rapide, impression 3D métal, entreprises leaders, etc.) lisez notre guide !

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Les technologies de fabrication additive n’ont de cesse d’évoluer à une vitesse quasi-exponentielle depuis plusieurs années. À ce jour, le marché se divise entre deux types de consommateurs : les particuliers et les entreprises du secteur industriel. Dans ce guide des technologies de fabrication additive, nous allons concentrer notre attention sur les technologies d’impression 3D au niveau professionnel.

Que vous soyez une entreprise qui travaille dans l’industrie, un ingénieur qui souhaite créer son propre prototype automobile, ou si vous voulez juste comprendre les tenants et les aboutissants de la fabrication additive à usage professionnel, vous trouverez ici toutes informations dont vous avez besoin. Dans cet article, nous aborderons les avantages et les inconvénients de la fabrication additive au niveau industriel, nous vous initierons aux différentes technologies utilisées et vous présenterons les entreprises et services de fabrication additive incontournables sur le marché.

Ce guide vous expliquera comment intégrer cette technologie émergente dans les pratiques de votre entreprise au quotidien.

Aperçu des technologies de fabrication additive

  1. Avantages des technologies de fabrication additive
  2. Inconvénients des technologies de fabrication additive
  3. Les technologies de fabrication additive en détail
  4. Applications commerciales
  5. Les meilleures entreprises
  6. Les meilleurs services d’impression en 3D
  7. Conclusion
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Aperçu des technologies de fabrication additive Avantages et inconvénients

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La technologie d’impression 3D constitue une rupture majeure avec les techniques traditionnelles et comporte plusieurs avantages et inconvénients à ce jour. Si vous envisagez d’intégrer la fabrication additive dans votre entreprise, il semble important d’évaluer les pours et les contres.

Technologies de fabrication additive : avantages

  • Vitesse – Un des principaux avantages de la fabrication additive n’est autre que la possibilité de produire des éléments plus rapidement, comparé aux autres technologies plus conventionnelles. Cela s’avère notamment bénéfique pour le prototypage rapide : grâce à ces nouvelles techniques, le designer peut matérialiser sa représentation mentale en quelques heures. Qui plus est, les entreprises et fabricants peuvent identifier les éventuels problèmes et y remédier dans les plus brefs délais.
  • Coûts réduits – Dans la plupart des cas, les technologies de fabrication additive vont également permettre de réduire les coûts et les dépenses de multiples façons. D’abord, le coût en énergie des machines est généralement assez bas, surtout si on prend en compte le rendement plus rapide des machines. La technologie d’impression 3D aide également à réduire les coûts matériels et de main d’œuvre. Mais de manière encore plus conséquente, elle permet d’atténuer les risques de dépenses inutiles dues aux erreurs pouvant survenir lors du processus de production. En effet, en utilisant la fabrication additive pour le prototypage rapide, les entreprises peuvent désormais observer et réparer les modèles avant de les envoyer pour la production finale.
  • Flexibilité du design accrue/Géométries complexes – Un autre avantage majeur de la fabrication additive est la liberté dans le design des pièces créées et la posibilité de produire des géométries complexes. Les machines imprimant couche après couche, vous pourrez matérialiser les angles et formes qu’il est d’ordinaire impossible de créer avec les autres technologies de fabrication.
  • Accessible – Chaque année, la fabrication additive devient plus abordable et performante, ce qui la rend applicable à de plus en plus de secteurs industriels. À cette présence croissante s’ajoute le développement des connaissances que l’on a de ces nouvelles techniques, par ailleurs chaque jour plus facile à utiliser. Cela permet à de plus en plus d’utilisateurs d’intégrer cette technologie dans la chaîne de production. L’industrie s’avère florissante depuis environ cinq ans, amenant à des innovations et nouvelles technologies qui vont continuer de faire de l’impression 3D une technologie dynamique.
  • Personnalisable – Un élément essentiel de la fabrication additive est la possibilité de personnaliser à grande échelle. La production en 3D se fait pièce par pièce; les designers et les entreprises peuvent donc modifier ou personnaliser leurs produits selon leurs envies, que ce soit un médecin souhaitant créer un produit chirurgical répondant aux besoins d’un patient précis ou bien une entreprise produisant des objets personnalisés.
  • Plus écologique – Le dernier avantage majeur des technologies de fabrication additive est l’impact réduit sur l’environnement. Comparée à d’autres techniques comme le fraisage CNC, l’impression 3D engendre moins gaspillage de matériaux. Grâce à la fabrication additive, il n’est également pas nécessaire d’envoyer ou de commander des prototypes et des produits sur de longues distances. La numérisation des modèles permet d’envoyer des fichiers dans le monde entier. Quiconque ayant une imprimante 3D peut créer un modèle, peu importe l’endroit où il vit.

Technologies de fabrication additive : inconvénients

  • Limites matérielles – Une des raisons pour lesquelles les technologies de fabrication additive ne sont pas toujours idéales pour la production finale n’est autre que la limite matérielle. Tandis que ce problème semble lentement se résoudre, les imprimantes 3D disponibles pour le moment ne sont pas adaptées à certains usages mécaniques. Comme les objets se constituent de plusieurs couches, on retrouve des parties moins denses et plus fragiles comparé à des pièces réalisées avec le fraisage CNC ou le moulage par injection. Néanmoins l’industrie continue d’avancer et de nouvelles techniques voient le jour, repoussant les limites matérielles toujours plus loin.
  • Limites des volumes – Un autre désavantage des technologies de fabrication additive est la contrainte en matière de dimension. La taille des pièces fabriquées est limitée par le volume d’impression de l’imprimante 3D. Cela n’entrave pas uniquement la production d’objets extrêmement larges, mais également celle de plusieurs petits objets en même temps.
  • Exactitude contestable – Si vous souhaitez produire quelque chose qui nécessite une précision absolue, utilisez les technologies de fabrication additive avec précaution. De nombreuses machines vont imprimer avec une marge d’erreur de +/- 0,1 mm. Elles sont certes de plus en plus fiables, mais vérifiez néanmoins le degré de précision avant d’investir dans une imprimante ou un service d’impression 3D.
  • Limites de fabrication – Bien que l’impression 3D ait une valeur indéniable pour le prototypage rapide, elle comporte des limitations flagrantes dans les autres aspects de la production. Si les technologies de fabrication additive peuvent aider à diminuer les coûts du prototypage et de la production en petite série, elles se transforment en désavantage dès lors qu’il est question de production de masse. Tandis que des techniques comme le moulage par injection et le thermoformage sont des solutions rapides et abordables pour la production finale, l’impression 3D n’offre pas encore d’alternative équivalente.
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Les technologies de fabrication additive en détail

Il existe plusieurs procédés d’impression 3D qui offrent de nombreux avantages. Voici les techniques de fabrication additive les plus populaires.

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Les technologies de fabrication additive en détail Modélisation par dépôt de fil fondu (FDM)

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La modélisation par dépôt de fil fondu, connue sous l’acronyme anglais FDM (Fused Deposition Modeling) est la technologie la plus célèbre et la plus utilisée pour la fabrication additive.  L’impression FDM a été développée à la fin des années 1980 par S. Scott Crump. Peu de temps après, elle a été commercialisée et brevetée par Stratasys, qui reste un des leaders mondiaux dans l’univers de la fabrication additive.

Le processus est simple. Un matériau, en général un polymère, est répandu avec une tête d’impression chauffée à haute température. L’imprimante FDM construit des modèles 3D couche après couche. La tête d’impression bouge horizontalement et verticalement en suivant les instructions numérisées, que l’on appelle le G-code. La tête utilise un moteur pas-à-pas ou un servomoteur pour automatiser le mouvement.

Bien que le processus FDM soit en général limité à l’impression de polymères, il existe un ensemble de matériaux compatibles, par exemple l’ABS, le PLA, le polycarbonate (PC), le polyamide, le polystyrène, ainsi que la lignine, le caoutchouc, etc.

Cette technique est particulièrement adaptée pour les tests répétés de prototypes fonctionnels et la production en petite série. Dans de nombreux cas de figure, comparé à d’autres méthodes telles que le moulage par injection, la technique est plus économe.

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Les technologies de fabrication additive en détail Stéréolithographie/DLP

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La stéréolithographie (SLA) et le Traitement numérique de la lumière (DPL) sont également des techniques de fabrication additive populaires. Bien que les résultats obtenus avec ces deux technologies soient similaires, elles ne fonctionnent pas tout à fait de la même manière.

Le terme « stéréolithographie » a été inventé en 1986 par Chick Hull, le fondateur de 3D Systems, mais la technologie existait déjà dans les années 1970. Le procédé SLA utilise deux moteurs (galvanomètres) pour rapidement diriger un faisceau laser à travers un bac de résine photopolymère. Le design est divisé en une série de points. Le laser solidifie chacun de ces points pour créer un modèle 3D. Un dispositif soulève l’objet couche après couche tandis que le fond du bac est recouvert par de la résine fraîche. Une fois le processus fini, l’objet imprimé en 3D est trempé dans un bain chimique pour en retirer l’excès de résine. Pour terminer, le design est durci dans un four à ultraviolet, créant une finition lisse haute résolution.

Bien que similaire, le procédé DLP utilise une approche quelque peu différente de l’impression 3D en photopolymère. Au lieu d’utiliser un laser, un projecteur numérique diffuse une image du design de chaque couche. La lumière solidifie la résine selon la forme projetée. Le modèle est projeté à travers toute la plateforme en une seule fois. Cette image se constitue de pixels carrés, ce qui signifie que chaque couche de l’impression est constituée de minuscules petites briques rectangulaires du nom de « voxels ».

Le procédé d’impression 3D étant différent, les performances et les résultats de la fabrication additive avec les technologies SLA ou DLP varient. La technologie DLP projette la totalité de la couche d’un modèle 3D en une fois. Cela permet généralement d’imprimer plus rapidement, notamment pour les objets de grande taille. Cependant, l’impression 3D SLA est capable de réaliser des pièces en haute résolution sans se soucier du volume d’impression de l’imprimante. Il est donc possible d’imprimer de nombreux objets très détaillés en utilisant tout l’espace de la chambre d’impression.

Pour résumer, les imprimantes SLA sont plus avantageuses dès lors qu’il est question d’imprimer une multitude de petites pièces avec des détails compliqués ou des impressions larges et complexes. Les imprimantes DLP sont quant à elles idéales pour produire des pièces uniques particulièrement complexes ou bien de larges objets qui ne nécessitent pas de haute résolution.

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Les technologies de fabrication additive en détail Frittage sélectif par laser (SLS)

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Le procédé de frittage sélectif par laser (plus couramment abrégé avec l’acronyme anglais SLS) a été développé et brevetée dans les années 1980 par le Dr. Carl Deckard et le Dr. Joe Beaman de l’Université du Texas à Austin. C’est le processus de fabrication additive à privilégier si vous souhaitez réaliser des objets avec des métaux. Cette technologie utilise un laser très puissant afin de fusionner les petites particules d’une poudre pour en faire un objet en 3D. Cette poudre peut se constituer de métal, de plastique, de céramique ou de verre.

Les imprimantes SLS sont généralement équipées d’un laser pulsé et créent l’objet couche par couche. Une fois que la première couche du modèle est fondue, le lit de poudre s’abaisse et une nouvelle couche de matériau est appliquée. Ce procédé se répète jusqu’à ce que l’impression soit finie.

Comme les objets sont toujours entourés de matériaux en poudre, les imprimantes SLS peuvent produire des pièces sans aucun support. Qui plus est, la technique dite de « nesting » (c’est-à-dire la nidification) rend la création de plusieurs pièces moins difficile et plus abordable. Le nesting consiste à disposer les modèles de façon à occuper tout le volume d’impression de l’imprimante 3D.

Cependant, il semble important de rappeler qu’avec l’impression SLS, il est impossible de créer un objet complètement fermé et creux. Et pour cause : sans point de sortie dans le modèle, la poudre se retrouve emprisonnée à l’intérieur. Il existe malgré tout des moyens pour contourner le problème. Vous pouvez faire un point vide dans votre modèle ou encore imprimer l’objet en deux parties distinctes. 

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Les technologies de fabrication additive en détail SLM/EBM

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Sous-catégorie de la technologie SLS, le procédé SLM (Selective Laser Melting) utilise également un laser à haute densité pour faire fondre et lier des grains en métal entre eux, les transformant en une pièce complètement solide. Faire fondre et liquéfier le métal plutôt que de fusionner la poudre permet d’imprimer des pièces plus homogènes et moins poreuses. La cristallisation du matériau est également mieux maîtrisée et les pièces sont par conséquent plus résistantes.

L’impression 3D se déroule dans un habitacle clos contenant un gaz inerte. Chaque couche de la pièce est assemblée en faisant progressivement fondre la poudre avec un laser à fibre ytterbium à haute puissance. Le faisceau laser est dirigé dans les directions X et Y avec deux miroirs à haute fréquence. L’énergie du laser est suffisamment forte pour souder les particules en un objet unique en métal résistant. La technologie SLM est compatible avec la poudre atomisée de métaux comme le cuivre, l’aluminium, l’acier inoxydable, l’acier à outils, le cobalt-chrome, le titane et le tungstène.

L’Electron Beam Melting ou EBM (impression 3D métal par faisceau d’électrons) est une méthode de fabrication additive similaire qui utilise un faisceau d’électrons comme source de chaleur. Cependant, l’EBM imprime généralement plus rapidement en raison de la haute densité énergétique et de la méthode de projection.

Il existe également des machines se servant d’un faisceau d’électrons pour faire fondre un fil à souder et créer ainsi une pièce. Ce procédé est plus proche de l’impression FDM, utilisant filament métallique plutôt qu’un filament plastique.

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Les technologies de fabrication additive en détail Binder Jetting/Projection de liant

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Le Binder jetting (appelé aussi projection de liant) est une technique de fabrication additive qui utilise un matériau hygroscopique pour assembler les particules de poudre. Une tête d’impression dépose goutte à goutte un liant qui agglomère la poudre. Le plateau d’impression est abaissé couche après couche, ce qui permet la production d’un objet complet composé d’un mélange de poudre et de liant.

Ce type de technologie est capable d’imprimer une variété de métaux, sables et céramiques. En fonction du matériau, l’objet a besoin d’un traitement post-impression. À titre d’exemple, il est possible d’améliorer la densité des objets métalliques conçus avec la technologie Binder Jetting en utilisant la technique de compression isostatique à chaud (HIP) après l’impression.

L’impression 3D Binder Jetting est similaire à l’impression 2D : le liant, à l’instar de l’encre, se déplace méthodiquement entre les couches de poudre. Contrairement à d’autres techniques d’impression 3D, le Binder Jetting n’utilise pas de chaleur pour créer l’objet.

Les avantages du Binder Jetting sont notamment l’impression rapide de larges pièces tout en étant plus économe que les autres technologies de fabrication additive.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles

La fabrication additive continue d’aller de l’avant et s’applique à de plus en plus de domaines. Cette pratique émergente est parvenue à attirer l’attention d’une grande partie des industries en allant du domaine automobile jusqu’au secteur médical.

Pour vous donner une meilleure idée de la manière dont l’impression 3D est utilisée à un niveau professionnel, voici plusieurs exemples dans le secteur automobile, aérospatial, médical, de l’architecture, en électronique, dans la mode, l’énergie et les biens de consommation.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Secteur automobile

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L’automobile est l’un des secteurs qui ont le plus recours à la fabrication additive au niveau industriel. Des courses de Formule 1 aux constructeurs comme Ford, l’impression 3D a émergé pour le prototypage mais également pour la fabrication de pièces finales. La fabrication additive est devenue une technique de premier choix pour la fabrication d’outils, de gabarits et fixations, la production en petite série et la création de pièces personnalisées.

Par exemple, Audi intègre l’impression 3D afin de produire des pièces de rechange pour ses véhicules. Honda a quant à elle récemment annoncé qu’elle utilisait les technologies de fabrication additive développée par Mcor pour produire des pièces en fibre de carbone.

Alors que les grands constructeurs commencent à progressivement utiliser l’impression 3D dans leur processus de production automobile, des entreprises comme Local Motors ont déjà complètement adopté la fabrication additive. Le fabricant, basé en Arizona, a développé une voiture électrique imprimée en 3D, ce qui prouve la valeur de la fabrication additive au-delà du prototypage et de la création de simples outils.

On peut s’attendre à une intégration de plus en plus poussée des technologies de fabrication additive dans le secteur automobile. Cette année, BMW a été une des premières à investir dans l’entreprise Desktop Metal, un fabricant spécialisé dans l’impression 3D métal de bureau. La startup souhaite rendre l’impression 3D métal plus abordable et accessible, ce qui ne manquera certainement pas de séduire le secteur automobile.

Pour vous faire une idée des perspectives de cette technologie émergente, dans une étude de marché publiée en 2014, SmarTech a estimé que la fabrication additive va engendrer plus de 1,1 milliard de dollars (900 millions d’euros) d’ici 2019 dans l’industrie automobile.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Aérospatial

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Comme dans l’industrie automobile, la fabrication additive s’est fait une place dans le secteur aérospatial. L’entreprise aéronautique Airbus est pionnière dans cette technologie émergente et utilise déjà l’impression 3D pour une multitude d’applications.

Par exemple, elle a récemment fait appel à la fabrication additive pour produire le prototype d’une buse d’air sphérique. En utilisant l’impression 3D, l’entreprise a pu optimiser l’espace dans ses avions et accroître le confort de ses passagers.

D’autres entreprises travaillant dans l’aéronautique et le secteur militaire comme Lockheed Martin se tournent vers la fabrication additive pour augmenter la vitesse du processus de prototypage et de production. Même le géant industriel General Electric s’est lancé dans le monde de l’impression 3D pour l’aérospatial. L’entreprise a récemment dépensé 1,4 milliard de dollars (1,1 milliard d’euros) pour l’achat du Suédois Arcam AB et de l’Allemand SLM Solutions Group, qui travaillent tous les deux dans l’impression 3D de pièces en métal pour pièces de moteurs d’avions et les voitures.

La fabrication additive s’installe véritablement dans le secteur aérospatial. Par exemple, Siemens, Strata et Etihad Airways ont récemment imprimé en 3D le premier intérieur d’avion au Moyen-Orient. Que ce soit pour imprimer en 3D le moteur d’un jet ou des pièces de décoration, la fabrication additive est une révolution pour l’aérospatial, et ne s’arrête pas aux confins de notre planète. Des agences spatiales comme la NASA se penchent sur la technologie d’impression en 3D, cherchant à concrétiser des objets sur le sol terrestre mais également dans l’espace.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Médecine

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Bien que la fabrication additive ait joué un rôle majeur dans le monde industriel, aucun domaine n’a été aussi influencé que le secteur médical. L’impression 3D a révolutionné l’industrie médicale et dentaire de nombreuses manières.

Les systèmes professionnels de fabrication additive aident les docteurs à s’entrainer pour les opérations complexes en produisant des guides chirurgicaux spécifiques à chaque patient. En utilisant les scans des patients et en les transformant en modèles 3D, les chirurgiens peuvent se préparer pour chaque intervention, augmentant significativement leurs chances de réussite tout en réduisant le temps de l’opération.

L’expression bio-impression est de loin celle qui génère le plus de buzz dans le monde médical. Ce type d’impression 3D permet aux chercheurs de reproduire des tissus humains. Il semble aussi tout à fait réaliste de penesr que  l’on parviendra à réaliser des organes en 3D d’ici peu. Des entreprises comme Organovo et BioBots continuent leurs recherches sur les technologies d’impression 3D, ce qui pourrait amener à une découverte médicale majeure dans un futur proche.

L’impression 3D parvient même à se frayer un chemin dans le corps humain. Les implants 3D conçus au cas par cas sont désormais une alternative prometteuse pour ceux qui en ont besoin. En ayant la capacité de produire rapidement un modèle adapté à chaque patient, les chances de rétablissement s’améliorent et la durée de l’opération diminue considérablement. La fabrication additive a révolutionné la médecine avec la création de prothèse de hanche, implants crâniens et plus encore.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Architecture/construction

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Les technologies de fabrication additive sont également utilisées de manière croissante pour matérialiser les modèles d’architecture et les projets de construction.

Les machines qui impriment en couleur, grâce à des technologies comme la projection de liant, sont extrêmement utiles pour créer modèles architecturaux. Par exemple, la technique d’impression 3D PolyJet développée par Stratasy peut réaliser des modèles avec des détails minutieux et dans plusieurs matériaux, y compris des polymères rigides prêts à être peints.

En outre, les imprimantes 3D FDM ne cessent de progresser et permettent de réaliser des projets plus complexes, comme par exemple des impressions multi-couleurs et multi-matériaux. Ces avancées technologiques attirent l’attention des cabinets d’architecture qui souhaitent créer des modèles plus rapidement à un prix abordable.

La fabrication additive a également une influence majeure dans le secteur de la construction. De la maison imprimée en 24 heures par l’entreprise russe Apis Cor aux plateformes de construction autonomes développées par la prestigieuse université MIT, des structures gigantesques conçus avec des matériaux comme le béton sont réalisées grâce à des imprimantes 3D à grande échelle.

Bien que cette technologie ne soit apparue que récemment dans le domaine de la construction, la fabrication additive a le potentiel pour créer des maisons plus rapidement et à un prix plus abordable.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Composants électroniques

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Lorsque vous pensez à l’impression 3D, vous imaginez probablement des objets thermoplastiques ou en métal. Mais la technologie de fabrication additive est également en train de s’étendre à la production de circuits électroniques. Des fabricants à l’image d’Optomec et Nano Dimension ont développé des outils pour la production de circuits imprimés multi-matériaux.

Même les antennes, les batteries, les cellules photo-voltaïques et les radars sont désormais imprimables avec les technologies 3D par extrusion ou encore par projection de liant. Par exemple, la technique d’impression Aerosol Jet, brevetée par Optomec, permet d’imprimer des composants électroniques 3D grâce à des encres conductrices, diélectriques, semi-conductrices et biologiques. Les matériaux sont extrudés en plastique, en céramique et en substrat métallique.

Le résultat ? Des composants électroniques en 3D sans avoir recours à des outils, masques photographique ou pochoirs supplémentaires. Au début de la fabrication additive, l’incapacité à intégrer les composants électroniques dans l’objet pendant son impression constituait un obstacle majeur. Aujourd’hui même ce problème semble s’effacer face aux nouveaux procédés et innovations des entreprises.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Mode

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L’industrie de la mode a également intégré la fabrication additive dans la production de vêtements high-tech, de chaussures, etc.

Que ce soit les étudiants en mode ou bien les designers professionnels, nombreux sont ceux utilisant la fabrication additive pour produire des vêtements avec des formes complexes et des matériaux uniques.

La plus grande partie de ces créations sont bien plus que de simples vêtements. Prenons l’exemple de la Kinematics Dress. Cette robe a été crée par Nervous System et Shapeways. Elle se compose d’un ensemble impressionnant de 2279 formes triangulaires, 3316 charnières et le tout a été imprimé en une seule pièce. Grâce aux scanners 3D, ces habits peuvent se faire sur mesure pour épouser les formes de ses utilisateurs. La fabrication additive repousse ainsi les limites du monde de la mode.

L’impression 3D est de plus en plus présente dans ce secteur, comme en atteste la récente collaboration entre la startup 3D Carbon et la marque de vêtements de sport Adidas. Cette dernière utilise la technologie révolutionnaire CLIP développée par Carbon pour produire rapidement et à grande échelle. D’ici fin 2018, Adidas aura imprimé plus de 100 000 paires de sneakers.

D’autres marques de sport se sont eux aussi lancés dans l’aventure, notamment New Balance, Under Armor et Nike. En dehors du monde des athlètes, la technologie d’impression 3D est également d’usage pour créer des orthèses. Des entreprises comme SOLS et Wiiv fournissent aux clients un confort haut-de-gamme avec des semelles imprimées en 3D.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Énergie

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La fabrication additive fait également son chemin dans le secteur énergétique. Des entreprises utilisent l’impression 3D pour améliorer les systèmes de production d’énergie éolienne, solaire et nucléaire. Le géant de la technologie Siemens est une figure de proue dans ce domaine, se servant de la fabrication additive pour créer des turbines à gaz et certains éléments pour les centrales nucléaires. L’impression 3D est également utilisée pour imprimer des appareils collectant l’énergie solaire.

L’impression 3D est de plus en plus demandée, à l’instar des énergies renouvelables. On peut donc s’attendre à une utilisation accrue de la fabrication additive dans le secteur énergétique.

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Fabrication additive : applications commerciales et industrielles Biens de consommation

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Les technologies de fabrication additive ne cessent de progresser et sont en outre toujours plus accessibles. Par conséquent, de nombreuses entreprises les intègrent dans leur chaîne de production afin de mettre les produits à disposition des consommateurs en un temps record.

Les industries du secteur des biens de consommation utilisent principalement la fabrication additive pour réaliser des prototypes fonctionnels dans des matériaux capables de résister à la chaleur, aux produits chimiques et au stress mécanique. Pour les pièces complexes ou sur-mesure, il est possible d’imprimer en 3D les moules à injection pour une production à plus grande échelle.

Le prototypage rapide est le principal avantage qu’offre la fabrication additive. Les produits prennent d’ordinaire un temps considérable à être développés et améliorés quand quelque chose va de travers, alors que l’impression 3D aide à limiter le temps de production et à largement diminuer les coûts de production.

On constate une croissance majeure du nombre de biens de consommation imprimés en 3D, en allant de la coque de protection pour les téléphones en passant par les kits d’écouteurs DIY.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive

De plus en plus d’entreprises se lancent dans l’impression 3D, développant de nouvelles technologies et machines. En plus de ces nouveaux arrivants, on trouve également des fabricants présents sur le marché dpuis les débuts de la fabrication additive. Ces vétérans offrent des machines d’une très grande fiabilité. Selon la technique de fabrication additive adaptée à votre secteur d’activité, il faudra vous tourner vers différentses entreprises.

Nous vous présentons ici quelques uns des fabricants les plus respectés et les plus connus dans le secteur de la fabrication additive au niveau industriel.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive Stratasys

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Créée par S. Scott Crump en 1989, l’entreprise Stratasys, située dans le Minnesota, est dans l’arène de l’impression en 3D depuis longtemps. La mission première du fabricant est de fournir des prototypes rapides aux entreprises tout en proposant des solutions de fabrication numérique directe.

Crump est considéré comme l’inventeur de l’impression FDM et Stratasys a toujours été pionnière dans le développement de la fabrication additive professionnelle. Les imprimantes 3D du fabricant sont utilisées dans le secteurs automobile, aérospatial et dentaire ainsi que pour la production de biens de consommation. Les machines Stratasys se distinguent en quatre catégories : série Idea, série Design, série Production et série Dental. Chaque série offre des prestations et avantages spécifiques et se compose d’une large gamme de matériel à disposition des professionnels.

Prenons par exemple la ligne d’imprimantes 3D Fortus de la série Production. Elle est reconnue pour ses bonnes capacités industrielles, notamment en termes de précision, d’optimisation et de stabilité. Nous sommes en face d’une machine idéale pour le prototypage fonctionnel et la production industrielle de pièces comme les fixations et gabarits. Stratasys a également mis sur le marché l’Objet260 Connex3, une imprimante PolyJet, capable d’imprimer en plusieurs couleurs et avec de multiples matériaux. Cette machine est idéale pour les situations dans lesquelles la couleur ou bien les propriétés mécaniques, optiques et thermiques sont essentielles.

L’addition la plus récente à la famille Stratasys est la gamme F123, un ensemble de trois imprimantes 3D qui ont conquis s’imposent peut à peu pour le prototypage et sont simples à utiliser. Ce sont des imprimantes Plug-and-Play à usage professionnel, conçues pour accroitre la productivité et les résultats d’une entreprise.

Stratasys ne se contente pas de vendre une collection impressionnante d’imprimantes 3D pour l’industrie, elle offre également des services appelés « Stratasys Direct Manufacturing ». Ces services couvrent toutes les techniques, de l’impression FDM au fraisage CNC. Les entreprises peuvent ainsi imprimer des pièces sur demande sans devoir investir dans leur propre machine de fabrication additive. Pour la plus grande partie des machines vendues à des fins industrielles, il faut d’adresser directement à Stratasys pour recevoir un devis.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive 3D Systems

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3D Systems est une autre entreprise chevronnée qui a été pionnière dans le secteur de l’impression 3D. Son fondateur, Chuck Hull, a en fait inventé la stéréolithographie en 1986 et est considéré par beaucoup comme le père de l’impression 3D. Comme son concurrent Stratasys, 3D Systems offre un ensemble d’imprimantes 3D qui répond à tous les besoins, de la fabrication additive en métal à la production totalement en couleur.

L’entreprise, basée à Rock Hill (Caroline du Sud), est connue pour ses solutions complètes, offrant des systèmes de fabrication additive spécialement conçus pour les secteurs de la défense et l’aérospatial, l’automobile, la santé, l’éducation, les biens de consommation et bien plus encore.

La ligne ProX DMP rassemble plusieurs imprimantes 3D métal. Tous les secteurs d’activités sont représentés : cette gamme de produits comprend des imprimantes pour la production à grande échelle et d’autres pour a création de petites pièces métalliques destinés aux dentistes. Le système de fabrication additive ProJet permet quant à lui d’imprimer en 3D des plastiques monochromes ou multicolores. Plus récemment, 3D Systems a développé la Figure4, une plateforme de fabrication additive complètement intégrée et évolutive. D’après l’entreprise, la plateforme Figure4 produit des composants en plastique 50 fois plus vite que les autres systèmes de fabrication additive, ce qui diminue le coût total des opérations.

3D Systems a développé une stratégie pour répondre aux besoins spécifiques d’un secteur d’activité précis. Ils ont par exemple commercialisé une ligne de machines dédiée à l’industrie dentaire.

Comme pour Stratasys, vous pouvez vous rendre sur le site de 3D Systems pour trouver plus d’informations à propos de leurs imprimantes 3D et recevoir un devis.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive EOS

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Stratasys et 3D Systems sont deux des entreprises de fabrication additive les plus reconnues, mais elles ne sont pas les seuls leaders dans ce domaine. Une autre entreprise qui excelle dans ce secteur est l’Allemande EOS.

Celle-ci offre des systèmes de fabrication additive pour les plastiques et métaux. La technologie de l’entreprise, le frittage laser direct de métal, (en anglais DMLS, Direct Metal Laser Sintering) est intégrée sur une multitude de plateformes. Ces machines sont capables d’imprimer des prototypes de haute qualité et des produits finaux en métal.

Spécialiste du frittage sélectif par laser, EOS propose une solution complète répondant aux besoins de diverses industries. La série P offre 4 systèmes de fabrication additive plastique, tandis que la série M propose six plateformes d’impression 3D métal.

Des composants de moteurs pour l’aérospatial à la production de bijoux, les produits EOS sont particulièrement appréciés pour la création d’objet de qualité à un coût de production abordable.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive Autres entreprises

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Alors que Stratasys, 3D Systems et EOS sont considérées comme les leaders dans l’industrie de la fabrication additive, il existe d’autres entreprises reconnues qui offrent des systèmes d’impression 3D industrielle. Voici les plus importantes à ce jour.

EnvisionTEC – Depuis 2002, l’entreprise EnvisionTEC a contribué au développement de la technique d’impression 3D connue sous l’acronyme DLP. Aujourd’hui, l’entreprise offre plus de 40 modèles d’imprimantes 3D qui se concentrent sur six sortes de technologies de fabrication additive. Une des dernières innovations de EnivisionTEC est la technologie Micro Plus cDLM, une version plus moderne de leur technologie DLP. Le processus permet le mouvement continu du plateau d’impression, ce qui permet d’accélérer la vitesse de production.

Concept Laser – Une entreprise dont la renommée n’est plus à faire pour la fabrication additive en métal est l’Allemande Concept Laser. Leur procédé LaserCUSING utilise un laser à fibre à forte énergie pour faire fondre le métal et le solidifier tout en conservant ses propriétés mécaniques. La technique aide également à réduire la perte de matériaux et permet la production de géométries complexes.

Optomec – Optomec est une autre entreprise développant des systèmes de fabrication additive à usage professionnel. Elle se spécialise dans une large gamme d’industries allant de l’aérospatial et la défense en passant par les composants électroniques. L’entreprise est en train de révolutionner le marché en proposant des solutions qui permettent aux consommateurs d’imprimer de nombreux dispositifs électroniques comme des antennes et des capteurs.

voxeljet – Encore une entreprise de fabrication additive allemande, voxeljet se spécialise dans la technologie Powder Binder Jetting. Ce procédé permet d’imprimer plus rapidement de plus grands volumes tout en améliorant la productivité et la flexibilité du processus de fabrication.

ExOne – L’entreprise de fabrication additive ExOne offre des systèmes d’impression 3D professionnels et un service d’impression sur demande. Leurs imprimantes 3D comptent parmi les systèmes les plus larges disponibles sur le marché. Elles peuvent créer des moules au sable, des noyaux et autres pièces fonctionnelles en métal d’une grande complexité. Selon ExOne, leurs imprimantes 3D peuvent réduire les délais de production tout en créant des géométries plus complexes et en améliorant la qualité des moulages.

BigRep – BigRep est connue pour son imprimante 3D BigRep One. Cette machine utilisant la technologie FDM peut imprimer des objets d’un mètre cube. Cette imprimante gigantesque est conçue pour les usages professionnels et industriels, ce qui en fait l’outil idéal pour de nombreuses applications, de la production de meubles au prototypage à grande échelle.

Sciaky – Sciaky est spécialisé dans la technologie de fabrication additive Electron Beam (EBAM). Cette technologie est avantageuse lorsqu’il s’agit d’imprimer en 3D des pièces à grande échelle et à forte valeur. L’entreprise affirme que ses systèmes de fabrication additive sont une alternative plus rapide et plus abordable au moulage et au forgeage à grande échelle. Grâce à leur système breveté Closed-Loop Control, il est possible de produire des pièces aux propriétés accrues composées de microstructures. Avec le double système d’alimentation EBAM, les utilisateurs peuvent combiner deux alliages en un.

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Les meilleures entreprises de fabrication additive Machines du futur (Carbon, HP, etc.)

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Alors que les entreprises dont nous avons parlé jouent un rôle majeur dans l’industrie de fabrication additive, ce sont cependant les nouveaux concurrents qui révolutionnent la fabrication additive.

Carbon – Bien que l’impression SLA/DLP soit déjà préférée pour la création rapide et de haute-qualité, la startup de la Silicon Valley Carbon va encore plus loin avec sa technologie CLIP (Continuous Liquid Interface Production). L’imprimante 3D M1 et la nouvelle M2 permettent d’imprimer très rapidement et ce avec une constance remarquable. L’entreprise a également ajouté à une technique de traitement post-impression automatique. En ajustant lumière et oxygène, le processus CLIP peut imprimer rapidement des pièces en résine. Parmi les clients de Carbon, on retrouve des grands noms de l’industrie automobile tels que Ford ou BMW et des entreprises ayant un rôle majeur dans l’impression 3D comme CIDEAS ou Sculpteo, pour ne donner que quelques exemples.

HP – HP est assurément une des entreprises IT les plus connues à l’international mais leur arrivée sur le marché de l’impression 3D est relativement nouvelle. Leur imprimante 3D Multi Jet Fusion connaît un franc succès et pourrait devenir une concurrente directe du moulage par injection. Ils ont également dévoilé le nouvel HP 3D Open Materials and Applications Lab ,un laboratoire qui permettra de développer des matériaux pour leur système de fabrication additive. Avec les imprimantes 3D HP Jet Fusion 3200 et 4200, les utilisateurs pourront produire des pièces fonctionnelles à un rythme soutenu. HP travaille aussi sur un procédé qui intègre l’impression 3D full-color. L’entreprise ayant inventé les imprimantes à jet d’encre thermique, leur entrée sur le marché de l’impression 3D est une nouvelle attendue. Plusieurs de ses produits fascinent déjà l’industrie. Vous pouvez en apprendre plus sur leur technologie de fabrication additive ici.

Desktop Metal – C’est probablement l’entreprise la plus jeune de notre sélection. Desktop Metal est une autre startup qui pourrait révolutionner l’industrie de l’impression 3D. Son objectif final est de rendre l’impression 3D métal de haut niveau plus abordable et accessible. Elle a récemment dévoilé ses deux premières imprimantes 3D, la Studio System et la Production System.  Le modèle Studio System utilise le Bound Metal Deposition (BMD), un procédé d’extrusion breveté par l’entreprise. Celui-ci est similaire à l’impression 3D FDM mais utilise des poudres métalliques et un mélange de polymères. Le Production System utilise quant à lui un procédé du nom de « Single Pass Jetting », capable d’imprimer un couche en moins de 3 secondes. Si le potentiel de la technologie développée par Desktop Metal est impressionnant, l’entreprise vient juste d’entrer sur le marché. Elle doit encore prouver qu’elle peut apporter sa contribution à la fabrication additive. Mais nous sommes certains qu’ils ne nous décevront pas.

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Fabrication additive : les meilleurs services

Si votre entreprise n’est prête à investistir dans un équipement de fabrication additive professionnel, il existe un nombre de services d’impression 3D qui peuvent réaliser vos projets à votre place. Chez All3DP, nous proposons un outil de comparaison de prix et des offres de 3 services d’impression majeurs. Trouvez le service d’impression le mieux adapté à vos besoins, au meilleur prix !

Dans la section suivante, vous trouverez  plus d’information sur chacun de ces trois services d’impression 3D mais aussi une présentation d’autres services proposant des techniques d’impression 3D.

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Fabrication additive : les meilleurs services d'impression 3D Shapeways

Image de Fabrication additive : les meilleurs services d'impression 3D: Shapeways

Avec des sites de production aux Pays-Bas et à New-York, la startup néerlandaise Shapeways est devenue un hub mondial pour les services d’impression 3D professionnels. Les clients peuvent commander dans une large gamme de matériaux, allant de la porcelaine à l’aluminium.

Si vous avez besoin d’un prototypage rapide ou si vous souhaitez produire en petite série, vous pouvez utiliser leur réseau pour obtenir le meilleur tarif. Shapeways dispose des imprimantes industrielles d’EOS, 3D Systems, Objet et Z-and Corp. Vous pouvez imprimer avec les technologies suivantes : SLS, Binder Jetting et moulage à la cire perdue. Il est possible de commander une impression dans plus de 50 matériaux, c’est dire si les possibilités qu’offre la fabrication additive au niveau industriel sont nombreuses.

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Fabrication additive : les meilleurs services d'impression 3D i.Materialise

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L’entreprise belge i.Materialise est internationalement reconnue pour ses services d’impression 3D. Vous pouvez faire imprimer en 3D dans 20 matériaux différents et plus de 100 coloris et finitions.

Pour satisfaire les besoins de ses clients et leur esprit entrepreneurial, la maison mère Materialise a construit un site internet permettant d’avoir une vision d’ensemble des technologies d’impression 3D industrielle et de recevoir un devis. Les pionniers de la fabrication additive vous guident pour trouver le procédé qui correspond le mieux à vos besoins : frittage sélectif par laser, SLA, FDM, impression 3D métal, ColorJet, PolyJet, Vacuum Casting, ou encore HP Multi Jet Fusion.

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Fabrication additive : les meilleurs services d'impression 3D Sculpteo

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Le service d’impression 3D français Sculpteo est une autre option de premier choix pour tous vos projets de fabrication additive. Il offre à la fois ses services d’impression 3D et de coupe par laser. Les clients peuvent choisir parmi un large choix d’options afin de réaliser leurs prototypes et leurs pièces finales. Sculpteo propose des impressions avec les technologies suivantes : SLS (Selective Laser Sintering), projection de liant métal et multicolore, PolyJet, SLM (Selective Laser Melting) et même la technologie CLIP développée par le fabricant Carbon.

Avec une large quantité de matériaux disponibles, Sculpteo s’impose parmi les meilleurs services d’impression 3D disponibles. Shapeways, Sculpteo et i.Materialise proposent divers services à des prix différents. Utilisez notre comparateur de prix pour trouver l’offre adaptée à vos besoins et à votre budget !

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Fabrication additive : les meilleurs services d'impression 3D Autres services

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3D HubsReconnu comme le plus grand réseau de services d’impression 3D en ligne, 3D Hubs offre une sélection d’environ 7 000 makers professionnels ou amateurs. Que vous ayez besoin de services de fabrication additive professionnelle ou que vous souhaitiez imprimer en FDM, 3D Hubs vous connectera directement avec un service proche de chez vous. Grâce à cette proximité, les délais de traitement de votre commande sont réduits. Vous pouvez sélectionner les services par matériau, note des utilisateurs, position géographique, etc.

XometrySituée dans le Maryland (USA), l’entreprise sur demande Xometry offre des services d’impression 3D, usinage CNC et autres techniques. De grands noms comme par exemple General Electrics, la NASA, l’université MIT et l’Armée américaine font appel Xometry. Via une plateforme facile à utiliser, vous pouvez accéder instantanément aux informations sur les prix, les délais et les procédés les mieux adaptés pour créer vos pièces sur mesure.

WhiteCloudsConnu pour être un des plus grands services d’impression 3D full-color à travers le monde, WhiteClouds s’adresse essentiellement aux consommateurs B2B. L’entreprise travaille avec plusieurs fournisseurs et marques pour produire toutes sortes d’objets, des figures personnalisées aux modèles médicaux pour les professionnels de la santé. Ce service utilise les imprimantes industrielles de 3D Systems et de Stratasys.

Fathom Le service d’impression 3D situé à Oakland (USA) dispose d’un grand nombre d’imprimantes 3D Stratasys et offre des traitements post-impression haut-de-gamme. Principalement tourné vers le B2B, Fathom 3D ne se limite pas à la fabrication additive. Vous pouvez également les contacter pour des travaux d’usinage CNC, de moulage en uréthane, de moulage par injection et plus encore.

Il existe beaucoup d’autres services professionnels d’impression 3D. Le meilleur choix pour votre idée ou votre entreprise dépendra de la technologie de fabrication additive et des matériaux dont vous aurez besoin, du temps de traitement, du prix, etc.

Si vous souhaitez en apprendre plus sur les meilleurs services d’impression en 3D, n’hésitez pas à consulter notre article : Les meilleurs services d'impression 3D en ligne de 2019

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Technologies de fabrication additive Conclusion

Image de Technologies de fabrication additive: Conclusion

Pour conclure, comme vous avez pu le constater avec notre aperçu des technologies de fabrication additive, il existe une multitude de paramètres à prendre en compte avant d’intégrer l’impression 3D dans votre entreprise ou votre processus de production. Au regard des évolutions industrielles, la fabrication additive devrait continuer de se développer pour devenir une méthode de prototypage et de production à part entière.

Si vous souhaitez en apprendre plus sur les technologies de fabrication additive et sur les systèmes d’impression 3D qui correspondent à vos besoins, il vous faudra vous renseigner plus précisément et lire des études de cas concernant à votre secteur d’activité.

La fabrication additive est une technologie surprenante et révolutionnaire, surtout pour l’industrie. Plus tôt vous l’intégrerez dans vos pratiques quotidiennes, et plus tôt vos capacités de production et votre vitesse augmenteront, tandis que vos coûts de production ne cesseront de baisser.

Si vous avez d’autres questions sur les technologies de fabrication additive, n’hésitez pas à nous envoyer vos commentaires dans la section en fin d’article, nous ferons notre possible pour y répondre. 

License: The text of "Fabrication additive : comment ça marche ?" by All3DP is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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