L'IMPRESSION 3D PLUS QUE JAMAIS QUALITATIVE, EFFICACE ET FIABLE

LA FABRICATION ADDITIVE A LES PIEDS BIEN SUR TERRE

Les 20 et 21 mars 2019, la conférence Additive World 3D Printing s'est tenue pour la septième fois sur le campus High Tech d'Eindhoven. Parmi les invités figuraient des organisations et des particuliers de premier plan dans le domaine de l'Additive Manufacturing (AM) industrielle. Au lieu de se contenter d'encourager les prédictions sur l'avenir de l'AM, une attention particulière a été accordée aux facteurs qui ont ralenti le développement de l'industrie et surtout à la façon de les surmonter.

ADDITIVE WORLD

Additive World est une initiative d'Additive Industries, un fabricant d'équipements industriels d'impression métallique 3D. La conférence a été ouverte par Daan Kersten et Jonas Wintermans, fondateur d'AI et stimulateur des activités de haute technologie dans la région. L'orateur principal, Manuel Michiels de Materialise (le plus grand imprimeur 3D d'Europe) a immédiatement donné le ton.

“L'impression 3D est en plein essor“, a-t-il affirmé, “L'industrie connaît une croissance annuelle de 26,6 % et une grande partie de l'industrie manufacturière l'utilise déjà ou pense qu'elle va le faire. Cependant, le développement est moins important que ce à quoi on aurait pu s'attendre. Nous pensons que le potentiel de l'AM n'est pas encore pleinement exploité.“

RESULTATS DE L’ENQUETE

Materialise a mené une enquête pour déterminer les raisons pour lesquelles les entreprises n’utilisent pas l'AM dans leurs processus de production (à l'exclusion du prototypage).

Manuel Michiels: “Les résultats (voir encadré) montrent que les raisons principales sont financières. C'est pourquoi chez Materialise, nous avons examiné la structure des coûts – qui sont essentiellement différents de ceux de la production conventionnelle. Les coûts d'exploitation varient d'un projet à l'autre, mais les trois éléments de coût les plus importants sont pratiquement toujours: le coût du système AM, de la poudre métallique et de la main-d'œuvre. C'est ce sur quoi nous devons travailler afin de rendre la fabrication additive plus attrayante pour les fabricants.“

PRIX ET QUALITE

“Cependant, il y a d'autres facteurs qui influencent le prix et la qualité et qui peuvent déterminer le choix pour ou contre l'AM“, dit Michiels. “Pour n'en citer que quelques-uns: la vitesse de production, les tolérances de production, la répétabilité, le post-traitement et le taux de rebut. Chez Materialise, nous avons abordé un certain nombre d'entre eux simultanément tout au long de la chaîne de production. Par exemple, en automatisant la conception des supports de surplomb, nous avons pu améliorer leur qualité, réduire le temps nécessaire à leur conception et faciliter l'élimination des résidus de poudre. Cette seule optimisation a réduit la consommation de poudre de 20% et le temps de préparation et d'enlèvement du support de 50 à 90%“.

10 obstacles à l'application de l'impression 3D dans l'industrie manufacturière

1. La technologie actuelle est encore trop chère
2. Le matériel d'impression 3D est encore trop cher
3. La technologie actuelle ne peut pas être mise à l'échelle
4. Faible fiabilité des pièces imprimées en 3D
5. Manque d'expertise dans ce domaine
6. L'analyse de rentabilisation n'est pas claire
7. Notre personnel devrait être formé
8. Il y a surinvestissement dans d'autres techniques de fabrication pour envisager l'impression 3D
9. L'impression 3D ne s'intègre pas dans les processus existants
10. Suspicion à l'égard du changement et de l'innovation

MOINS DE DECHETS

Un autre facteur d'augmentation des prix dans l'impression 3D est la quantité relativement importante de déchets – des produits qui échouent en raison d'une erreur fatale à n'importe quel stade de la production.

Michiels: “Les causes? Mauvais supports, collisions entre le couteau à brosse (qui dépose en continu une nouvelle couche de poudre métallique) et l'objet imprimé, et bien sûr des problèmes de surchauffe ou de retrait. Les supports ont déjà fait l'objet de discussions, mais les autres problèmes ont été abordés au moyen de la simulation numérique et de la détection précoce des problèmes. Le pro­cessus est simulé jusqu'aux détails physiques (température, contraintes internes) et nous essayons d'identifier les problèmes potentiels à l'avance ou à un stade précoce. Le résultat est une réduction de moitié du taux de rebut – ce qui équivaut à une réduction annuelle des coûts de € 25.000 par système AM.“

TUBERCULES ET POISSONS

D'autres entreprises travaillent également d'arrache-pied pour stimuler l'impression 3D en augmentant la qualité et l'efficacité. Valeria Tirelli, par exemple, a introduit très tôt la fabrication additive dans le monde des équipements hydrauliques. En étant capable d'imprimer des formes adaptés à la pression et au débit, elle a pu donner à l'entreprise familiale italienne dont elle est la PDG une longueur d'avance considérable. “Mon inspiration vient de la nature“, dit-elle, montrant comment ses collecteurs et raccords sont directement dérivés des tubercules de fenouil, des poivrons et des formes de poissons.

L'EQUIPEMENT EN TANT QUE SERVICE

De l'autre côté du spectre des affaires se trouve l'énorme conglomérat sidérurgique allemand SMS Group. Mais la technologie AM a également reconnu qu'il s'agit là d'une des tendances de l'avenir. Non seulement ils impriment les pièces pour le groupe en interne, mais ils estiment également que la demande en poudre métallique de haute qualité va augmenter rapidement.

Tobias Brune a expliqué la stratégie: un centre de démonstration AM est en construction en Allemagne, avec une usine d'atomisation de gaz, des laboratoires de test, une ligne d'impression et un traitement thermique. “Ensuite, il est prévu de mettre en place des usines de poudres métalliques basées sur le principe de l'équipement en tant que service: SMS fournit les installations et exploite l'usine, tandis que le client s'occupe du bâtiment, de l'infrastructure et des services supplémentaires, et paie la poudre au kilo ou à la tonne.“

L'IMPORTANCE DE LA POUDRE METALLIQUE

Même dans le hall d'entrée du centre de conférence, il était clair à quel point la qualité de la poudre métallique est importante. Pour les entreprises Metal Printing, Thermo­Fisher fournit des SEM's (Scanning Electron Microscope) de la taille d'une cafetière robuste et fournit un logiciel pour examiner les nanopoudres de façon entièrement ou partiellement automatique. Étant donné qu'une partie de la poudre coûteuse doit toujours être recyclée, une bonne méthode de test est essentielle.

LA PHASE ADULTE

Aussi révolutionnaire et perturbante que peut être l'AM, il est clair que cette technique approche de l'âge adulte. Cela signifie que l'AM doit avoir sa propre place dans les chaînes de production existantes. Ian Gibson (TU Twente) et le Dr. Kristian Arntz (Université d'Aix-la-Chapelle) collaborent avec l'Institut Fraunhofer (un institut de recherche comparable au TNO néerlandais et en partie au VITO belge) sur les normes et procédés permettant d'intégrer les tolérances, les finitions, le montage, le conditionnement et autres conditions préalables aux normes et pratiques existantes. L'accent est mis sur des industries comme l'automobile, l'aérospatiale et les appli­cations médicales, et l'objectif est de créer un cadre pour ‘Industry 4.0’, l'industrie intelligente dans laquelle, grâce à l'automatisation et à l'échange de données (IoT), des réseaux durables, interconnectés de production et de maintenance sont créés.

LA FABRICATION ADDITIVE A ATTERRI

Le même écho a été entendu dans les exposés d'Utkarsha Ankalkhope (NCAM, Royaume-Uni) et de Tim Hope (GKN Aerospace, Royaume-Uni). La certification et la qualification sont probablement les tâches les plus importantes à réaliser qui permettront l'application de l'impression 3D dans l'aérospatiale, les applications médicales et l'automobile. Cette conclusion est également ressortie à l'occasion de la table ronde (un peu feutrée). Les histoires utopiques semblent être quelque peu étouffées – la fabrication additive a atterri et a les pieds bien sur terre.