vendredi 1 décembre 2017

Amélioration des procédés de fabrication additive

Point → Ligne → Surface


Cet été, l'institut Gartner a actualisé sa courbe du cycle des tendances dans le secteur de l'impression 3D. Parmi les procédés de fabrication additive, l'extrusion de matière (principalement des thermoplastiques) est encore le procédé le plus utilisé aujourd'hui, ce que confirme le rapport annuel de Sculpteo (page 8/32). Néanmoins, dans les procédés à base de poudre ou de résine, nous voyons se développer différents principes qui augmentent considérablement le rendement, au point d'avoir le potentiel de remplacer les procédés traditionnels (injection, usinage).

Par comparaison, imaginez que nous utilisons des tables traçantes, mais que des copieurs laser sont à présent disponibles.

Poudres

Traditionnellement l'énergie est apportée par un laser ou un puissant faisceau d'électrons, qui vient dessiner les contours de chaque formes, et ce à chaque couche de poudre.


Le "nouveau" principe est de déposer un agent dans la poudre pour permettre la réception de l'énergie/chaleur dans un second temps.


L'apport d'énergie permettant la fusion se fait d'un seul balayage de la surface complète : le gain de temps est d'autant plus important que la surface à parcourir est grande. Une machine peut ainsi produire jusqu'à 100 000 pièces individuelles par jour (cas le plus favorable d'une multitude de petites pièces cotes à cotes).

Je compte au moins quatre constructeurs/procédés qui appliquent ce principe :
  • Voxeljet utilise le High-Speed-Sintering développé par Neil Hopkinson.
  • Chez Hewlett-Packard on parle de Multi-Jet-Fusion. Notez également qu'avec leur politique d'ouverture sur les consommables, une plus grande variété de poudres devrait émerger.
  • Tandis que Stratasys avance un procédé similaire a celui du toner des photocopieurs. Où le trio coût/qualité/délai est encore une fois décrit comme compétitif avec l'injection plastique.
  • Y compris dans les poudres métalliques, avec la gamme "production" de Desktop Metal.

Résines liquides

Dans les résines, l'arrivée de machines utilisant un projecteur plutôt qu'un laser apporte un avantage du même ordre : on traite une surface complète plutôt que de tracer des contours. Restait un point d'amélioration : la couche solidifiée doit être décollée mécaniquement du fond du bac par un mouvement entre chaque exposition. Les constructeurs ayant résolu cela, la fabrication gagne encore en vitesse.
Que ce soit chez Carbon, ou Prodways (et les nombreux autres à leur suite), il est toujours impressionnant de voir émerger des volumes aussi rapidement. Pour une idée du potentiel de production que ça représente : Adidas l'utilise pour sa gamme Futurcraft4D où chaque semelle est ainsi fabriquée sur-mesure en 20 minutes.

[edit 11-dec-2017]
Point, ligne, surface... et volume, pour cette expérience de solidification d'un cube de 5-6mm de coté.

Conséquences :

Bien que peu répandus, ces nouveaux procédés sont d'ores et déjà accessibles via des services comme Sculpteo (pour qui le rendement est d'autant plus intéressant qu'ils centralisent une quantité de commandes importante).

Comme avec l'amélioration d'autres techniques : à prix équivalent, de nouveaux équipements seront plus performants, et à performances équivalentes, les "anciens" équipements deviendront de plus en plus abordables (on trouve par ex. des machines SLS à seulement 5k-10k€ aujourd'hui). La barrière du prix diminuant, nous devrions les voir se diffuser, et par la diversification des outils auxquels nous aurons accès et de leurs possibilités, améliorer la compréhension et l'adoption de la fabrication additive.

A plus long terme, il est toujours bon de rappeler qu'en devenant moins centralisée, la fabrication locale représente une économie considérable de ressources autrement gaspillées dans le transport.

Mais dans tout ça, encore faut-il avoir un modèle 3D à fabriquer ! Savoir dessiner en 3D et anticiper les contraintes de la fabrication additive sont ainsi des compétences de plus en plus utiles.

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