Normes pour l'impression 3D (mise à jour 2020) : paysage actuel et voie à suivre

La standardisation est le socle de toute industrie mature. Pour le monde en évolution rapide de la fabrication additive, ce n'est pas un luxe mais une nécessité.

Selon une enquête récente d'EY, 46 % des entreprises prévoient d'utiliser l'impression 3D pour la production de pièces finales d'ici 2022. Alors que la technologie pivote du prototypage vers la production, l'urgence de normes communes n'a jamais été aussi grande.

La valeur de la standardisation pour l'impression 3D

Les normes — meilleures pratiques, réglementations et référentiels — créent une fondation partagée qui favorise une adoption plus large et assure une qualité cohérente. En fabrication additive, elles jouent un double rôle :

• Cohérence. Les processus additifs impliquent un réseau complexe de variables — matières premières, optimisation de conception, paramètres machine — chacun exigeant un contrôle rigoureux. Les normes délimitent les paramètres pour chaque étape, permettant aux entreprises de comparer leur production à des critères objectifs et d'éliminer les cycles coûteux d'essais-erreurs.
• Conformité réglementaire. Les industries comme le médical, l'automobile, l'aérospatiale et la défense exigent une certification stricte. Comme les pièces FA peuvent présenter des propriétés différentes des pièces fabriquées traditionnellement, des directives claires de qualification et certification sont essentielles pour l'approbation réglementaire.

Défis actuels dans la standardisation de la fabrication additive

Bien que plusieurs normes existent, beaucoup de critiques restent en développement. Les lacunes clés incluent :

• Matériaux. Les matériaux AM métalliques dominent les marchés aérospatial et médical, pourtant les données mécaniques standardisées pour ces poudres sont rares. Les normes de matériaux conventionnels ne peuvent pas toujours être transférées directement car les pièces FA peuvent se comporter différemment.
• Contrôle de processus. Les données propriétaires sur les variables de processus — historique thermique, microstructure, formation de défauts — limitent la capacité à benchmarker la performance. Le partage de données ouvert et collaboratif est crucial pour faire avancer ce domaine.
• Certification. L'assurance qualité actuelle repose sur des tests post-production, qui sont chronophages et gourmands en ressources. L'industrie a besoin de voies de certification robustes, en temps réel, qui tiennent compte des caractéristiques uniques des pièces FA.

Construire un cadre de normes global

Le consensus global n'est pas encore atteint, mais l'élan grandit. L'ISO et ASTM International ont établi des groupes de travail conjoints pour harmoniser les normes AM sous la Structure des Normes de Fabrication Additive, couvrant matériaux, processus, équipements et traitement des pièces finies.

• En mai 2020, le Comité F42 d'ASTM avait approuvé 22 normes, et l'ISO/TC 261 en avait publié 15 avec 30 en développement.
• ASTM a financé des initiatives de recherche, incluant une subvention 2019 au National Additive Manufacturing Innovation Cluster (NAMIC) à Singapour.

Normes pour la fusion sur lit de poudre métallique

La norme F3303 d'ASTM, publiée en 2018, définit les critères de qualification pour les technologies SLM, EBM et DMLS utilisées dans les secteurs médical, aérospatial et autres haute performance. La Metal Powder Industries Federation (MPIF) a publié neuf méthodes de test pour caractériser les poudres AM métalliques, renforçant le focus du secteur sur la fiabilité des matériaux.

Normes spécifiques à l'aérospatiale

La nouvelle suite de normes PBF de SAE International — AMS — couvre les matériaux en alliages de nickel et les exigences de processus pour composants d'avions et engins spatiaux. La spécification polymère AMS7100, introduite l'an dernier, assure la reproductibilité pour le FDM et autres processus d'extrusion. Le F42 d'ASTM développe également quatre normes additionnelles adressant la matière première, propriétés des pièces finies, performance système et principes de qualification.

L'Additive Manufacturing Standardisation Collaborative (AMSC)

Formée par America Makes, l'Institut d'Innovation en Fabrication Additive, et ANSI, la feuille de route d'AMSC identifie 93 lacunes — dont 18 sont prioritaires — à travers le paysage AM. Leur portail en ligne lancé en 2019 suit l'activité de standardisation et accélère la fermeture des lacunes.

La collaboration pilote le progrès

Les alliances industrielles sont essentielles pour faire avancer les normes AM. Exemples :

• SLM Solutions partenaire avec DIN pour accélérer l'adoption de l'impression 3D métallique.
• Oerlikon et Boeing collaborant sur les normes AM à base de poudre de titane pour l'aérospatiale et la défense.
• L'investissement de 300 000 $ d'ASTM dans la recherche au Centre d'Excellence en Fabrication Additive, se concentrant sur la matière première, qualification de processus, post-traitement et tests.
• Le Centre d'Excellence, cofondé par ASTM, l'Université Auburn, NASA, EWI et le MTC britannique, vise à combler les écarts R&D et standardisation à travers l'évaluation matériaux, specs machines laser, métriques qualité surface, directives tests mécaniques.

Standardisation : façonner l'avenir de l'impression 3D

« De meilleures normes universellement acceptées permettraient aux entreprises de comparer pomme à pomme et de prendre des décisions éclairées à travers un écosystème cohérent de fournisseurs, fabricants et utilisateurs. »
Avi Reichental, Fondateur de XponentialWorks

Bien que l'adoption grand public de l'impression 3D soit encore freinée par les obstacles de qualité, cohérence et certification, des normes robustes débloqueront le plein potentiel de la technologie. L'établissement de directives claires et actionnables stimulera l'usage de grade production, favorisera la confiance à l'échelle de l'industrie et accélérera la transition de niche à grand public.