Fabrication additive : tendances et opportunités

En tant que directeur du Lab 22 du CSIRO, le centre australien pour l'innovation additive, j'ai été témoin de la croissance rapide et impressionnante de l'industrie de la fabrication additive (FA).

Auteur : Dr Daniel East – chef de groupe, Fabrication avancée et métaux, CSIRO

Lorsque nous avons créé le Lab 22 en 2015, notre objectif principal était de présenter la technologie pionnière de l’impression 3D aux entreprises australiennes et de démontrer ses avantages potentiels.

Depuis lors, la fabrication additive est devenue une industrie mature et florissante, adoptée par les entreprises australiennes de divers secteurs pour son efficience et son efficacité en matière de production.

Les entreprises aérospatiales ont utilisé la fabrication additive pour créer des pièces légères et complexes, réduisant ainsi les coûts et améliorant ainsi le rendement énergétique. Dans le domaine de la santé, la FA a joué un rôle déterminant dans la production d’implants et de prothèses personnalisés, conduisant à de meilleurs résultats pour les patients. Les entreprises automobiles ont adopté la FA pour le prototypage rapide et la fabrication de pièces, accélérant ainsi le processus de conception.

Et les entreprises de biens de consommation ont tiré parti de la FA pour proposer des produits uniques et personnalisables, se différenciant ainsi sur des marchés encombrés.

Toutes ces entreprises ont bénéficié de la capacité de la fabrication additive à fabriquer des géométries complexes, à réduire les délais de livraison, à minimiser les déchets et à permettre une personnalisation de masse, améliorant ainsi l'efficacité, favorisant l'innovation et améliorant la satisfaction des clients.

Ces processus ouvrent également la fenêtre de conception pour des composants qui n'auraient peut-être pas été fabriqués ou rentables par d'autres processus.

Un bon exemple en est la fabrication additive métallique, qui s'est taillé sa propre niche de marché en produisant de petites pièces géométriquement complexes, telles que des échangeurs de chaleur, des implants biomédicaux, des articles de sport personnalisés, des mélangeurs et des matrices de production dotées de canaux de refroidissement conformes.

Au cours des dernières années, la croissance de la fabrication additive s’est encore accélérée, catalysée par les perturbations provoquées par le COVID-19 qui ont mis en évidence les vulnérabilités des chaînes d’approvisionnement conventionnelles.

Au milieu du chaos, la fabrication additive est apparue comme un système de production polyvalent et modulaire, de plus en plus reconnu pour son potentiel de fabrication distribuée et au point d'utilisation, capable d'éliminer les points de défaillance uniques. Ici, la fabrication additive offre de la résilience, réduit la dépendance aux chaînes d’approvisionnement mondiales et est devenue de plus en plus appréciée en tant que technologie habilitante.

Ce modèle de travail décentralisé est particulièrement avantageux pour les entreprises australiennes, compte tenu de notre éloignement des principaux centres de fabrication d'Asie et d'Europe. Les secteurs éloignés, tels que la défense, les mines, les ressources et l’agriculture, pourraient en bénéficier particulièrement. Ces industries sont souvent confrontées à des défis logistiques pour accéder aux ressources de fabrication traditionnelles et aux pièces de rechange.

La croissance de la fabrication additive a été soutenue par les améliorations technologiques et les capacités des équipements disponibles. Il convient de noter l’expansion des capacités des imprimantes plus grand format, en particulier celles qui exploitent des techniques robotiques. De tels progrès ont eu un impact significatif sur la taille et la complexité des pièces pouvant être fabriquées, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses nouvelles applications et avantages.

Les imprimantes plus grand format dotées d'armatures robotisées équipées de têtes de dépôt nous permettent de produire des composants beaucoup plus grands que les systèmes FA traditionnels. Cela permet de réaliser des structures qui auparavant ne pouvaient pas être produites en une seule pièce.

Le résultat est une augmentation de l’intégrité structurelle et des temps d’assemblage plus rapides.

Cependant, ce n’est pas seulement une question de taille. Ces imprimantes sont idéales pour créer des pièces géométriquement moins complexes, ce qui peut être bénéfique lorsque la fonctionnalité et la résistance structurelle sont plus importantes que la conception complexe.

Nous avons également assisté à une expansion notable des techniques basées sur l’état solide – ou celles qui transforment des matériaux d’une forme solide à la pièce finale sans passer par une phase liquide. Les avantages incluent des contraintes thermiques réduites, moins de distorsion et la capacité de traiter des matériaux difficiles à fondre ou à mélanger.