Fabrication additive :passé, présent et futur

À l'exception peut-être du feu, aucune technologie n'est jamais vraiment prête à contribuer à la fabrication de manière significative tant qu'elle n'a pas eu le temps de se développer et de s'étendre. Les ordinateurs sont un bon exemple. Notre niveau actuel de sophistication technologique ne serait pas possible sans ordinateurs, et les adolescents prennent régulièrement des selfies à l'aide d'appareils portables dotés d'une puissance de calcul supérieure à celle utilisée pour atterrir sur la lune. Il ne devrait donc pas être vraiment surprenant que l'impression 3D (également connue sous le nom de fabrication additive ou simplement AM) n'ait pas encore tenu sa promesse.

En continuant avec l'analogie informatique, la première machine qui prétendait même être un ordinateur a été construit au milieu des années 1800 par Charles Babbage. L'intention derrière le « moteur de différence » de Babbage était de produire des tableaux mathématiques plus rapidement et de manière plus fiable. Ce n'est que près de cent ans plus tard que quelque chose s'approchant des ordinateurs modernes est entré sur le lieu de travail, et le PC domestique n'est apparu qu'en 1977. En revanche, l'impression 3D n'existe que depuis 1986 lorsque Chuck Hull de 3D Systems a d'abord eu l'idée en développant un processus qui utilisait la lumière UV pour durcir les revêtements de table.

Les additifs explosent dans la fabrication

La technologie a continué de croître et de se développer au cours des 30 dernières années, mais la véritable explosion d'intérêt est survenue en 2012 avec l'introduction des imprimantes 3D domestiques. Avant les systèmes domestiques, l'impression 3D était principalement réservée aux arrière-salles et aux laboratoires où elle était utilisée pour le prototypage rapide. Des entreprises telles que MakerBot ont réussi à puiser dans l'air du temps du mouvement naissant des fabricants, en faisant la promotion des imprimantes 3D domestiques comme outil d'atelier ultime. Alors que la promesse d'une démocratisation de la technologie séduisait de nombreux utilisateurs, la plupart des imprimantes 3D domestiques disponibles sont analogues à l'informatique perforatrice; lent et fastidieux.

Bien que l'intérêt des consommateurs pour les systèmes 3D domestiques ait augmenté et diminué, les applications de l'industrie ont continué à progresser. L'un des premiers utilisateurs les plus enthousiastes de la technologie FA est GE. Contrairement aux amateurs, qui se sont peut-être impliqués dans cette nouvelle technologie passionnante sans aucune idée réelle des défis impliqués, GE s'est rapidement rendu compte qu'il avait besoin d'experts en impression 3D s'il voulait une sorte de retour sur investissement en temps opportun.

Cette prise de conscience a conduit GE à acquérir une société d'impression 3D nommée Morris Technologies en 2012. Plus précisément, l'acquisition a ajouté l'expertise AM à GE Aviation, où cette connaissance a été rapidement mise à profit pour concevoir une méthode d'impression 3D de buses de carburant à utiliser dans son réacteur LEAP . Après quelques tests de validation de principe, GE a opté pour un processus AM appelé frittage laser pour produire les buses et a rapidement découvert deux des principes de base de l'impression 3D.

Flexibilité et économies

Le premier principe est que l'impression 3D est probablement le processus de fabrication le plus flexible jamais inventé. Plutôt que de concevoir une pièce en fonction au moins partiellement de sa facilité de production, les pièces imprimées en 3D commencent leur vie dans un environnement numérique où la principale préoccupation est la fonctionnalité. Il est possible, voire routinier, de réaliser des pièces aux géométries internes extrêmement complexes qu'il serait impossible (ou exceptionnellement coûteux) de produire avec les méthodes de fabrication traditionnelles. La buse de GE présente une architecture interne en surplomb qui est fabriquée au cours d'une seule construction, plutôt que de nécessiter plusieurs pièces qui doivent ensuite être assemblées.

Le deuxième principe est que l'impression 3D permet d'économiser de l'argent . Dans le cas de la buse de GE, les économies sont doubles. Étant donné que la pièce est fabriquée au cours d'une seule fabrication, sa production à l'aide de la FA permet de gagner du temps. Bien que le processus FA lui-même puisse être considéré comme lent, il est possible de produire une pièce complexe en moins de 24 heures, ce qui est rapide comme l'éclair par rapport à l'ancienne méthode de fabrication d'une série de pièces plus petites nécessitant un assemblage. Les gains de temps commencent grâce à la suppression du besoin d'assemblage, plus de temps est gagné en réduisant le besoin d'usinage important, et encore plus de temps est gagné en réduisant ou en éliminant complètement la chaîne d'approvisionnement.

De plus, les buses fabriquées par impression 3D offrent des économies substantielles de matière. En utilisant les méthodes de production soustractives traditionnelles, les fabricants peuvent s'attendre à perdre jusqu'à 90 % du matériau nécessaire à la fabrication d'une pièce. Cette perte est particulièrement gênante dans des industries telles que l'aviation, qui utilise régulièrement du titane et d'autres matériaux similaires coûteux. L'impression 3D, cependant, réduit les déchets de matériaux attendus à moins de 10 %.

Le futur

À une époque où l'incertitude des investisseurs a jeté une vision défavorable de l'impression 3D dans l'esprit du grand public, GE a doublé. Après son incursion initiale dans la FA en 2012, GE a depuis investi des millions de plus dans la recherche et le développement de l'impression 3D, y compris la construction d'une usine de fabrication additive à haut volume de 300 000 pieds carrés à Auburn, et un Center for Additive Technology Advancement juste à l'extérieur de Pittsburg. . Chaque année, les systèmes deviennent plus rapides, plus gros ou offrent une résolution améliorée. Alors que la technologie d'impression 3D continue de progresser, GE s'est déjà placé en mesure de tirer parti de chaque amélioration. Ce n'est qu'une question de temps avant que d'autres entreprises suivent son exemple.

Autres ressources d'information :

Impression 3D et petites entreprises

Exemples pour les entreprises

Entreprises utilisant des additifs

Iexemples du secteur

Remerciements particuliers à :
John Newman, rédacteur indépendant dans l'industrie manufacturière.