Fabrication additive vs soustractive : Débloquer l'avenir de la production

Avec la fabrication additive — comme l'impression 3D — qui gagne en adoption, surtout dans les industries de haute technologie comme l'aérospatiale, nous parlons à Ray Bagley, Directeur de la Gestion de Produit chez Spatial pour construire une compréhension de cette tendance fascinante.

Dans cette interview, Ray examine en quoi la fabrication soustractive — le pilier des processus de fabrication depuis des décennies — diffère de la fabrication additive et ce que cette dernière offre en termes de nouveaux avantages et défis.

Intervieweur : Commençons par clarifier la différence principale entre fabrication additive et soustractive

Ray Bagley : En soustractif, vous commencez avec un bloc de matériau et enlevez du matériau petit à petit jusqu'à atteindre la forme finale. L'enlèvement peut se faire par fraisage, tournage, perçage, érosion, meulage, ou marteau et ciseau.

En fabrication additive, vous commencez avec rien et ajoutez du matériau petit à petit — seulement aux endroits désirés — jusqu'à atteindre la forme finale. Il y a de nombreuses technologies additives différentes, mais typiquement une seule machine n'en utilise qu'une.

Exemples de fabrication soustractive

Intervieweur : Pourriez-vous fournir des exemples spécifiques de fabrication soustractive ?

Ray Bagley : L'exemple le plus courant de fabrication soustractive est l'usinage. Une fraiseuse CNC a un outil rotatif qui coupe le métal. Et la CNC (Commande Numérique par Calculateur) permet de programmer cela par ordinateur pour faire des formes complexes et les reproduire encore et encore. Le fraisage est l'opération soustractive la plus courante.

Le tournage sur tour, où vous faites tourner la pièce dans un outil de coupe stationnaire, est la deuxième forme la plus courante de fabrication soustractive, tandis que l'érosion et le meulage sont utilisés pour enlever de plus petites quantités de matériau. Il y a beaucoup d'approches et méthodes soustractives, mais le fraisage et le tournage sont les plus courants.

Avantages de la fabrication additive

Intervieweur : Quels sont les principaux avantages que la fabrication additive fournit et que la soustractive n'offre pas ?

Ray Bagley : En fabrication soustractive, l'air coûte de l'argent. Signifiant : partout où du matériau doit être enlevé du stock d'origine coûte du temps de cycle et donc de l'argent.

La complexité est limitée à ce qui peut être enlevé ; il est assez facile de concevoir des formes qui ne peuvent pas être faites avec aucune combinaison de méthodes soustractives.

En additif, la complexité (et l'espace vide) est gratuite mais le matériau est cher. Formes organiques, passages internes, treillis et beaucoup d'autres formes qui sont aptes à l'impression, mais ne peuvent pas être usinées.

 

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Intervieweur : Dans quelles situations est-il judicieux d'utiliser chacun ?

Ray Bagley : L'additif est meilleur quand vous avez une conception creuse — comme un treillis ou squelette — qui a un faible ratio de matériau sur volume total ou peut-être des formes très complexes et difficiles ou impossibles à usiner.

Le soustractif est meilleur quand la quantité de matériau à enlever du stock est relativement faible. Un bloc avec quelques trous ou caractéristiques est généralement beaucoup moins cher à usiner qu'à imprimer.

Problèmes de la fabrication additive

Intervieweur : Quels obstacles la fabrication additive doit-elle surmonter pour devenir plus largement utilisée ?

Ray Bagley : Prévisibilité et contrôle.

Prévisibilité

Aujourd'hui, il est difficile pour quelqu'un d'acheter une imprimante 3D et de commencer à imprimer des pièces de manière fiable. Vous devez apprendre à préparer correctement les pièces pour l'impression, appliquer des supports, imprimer avec succès sans défauts majeurs, minimiser le post-traitement et contrôler les propriétés physiques du résultat.

La plupart des gens passent par beaucoup d'expérimentation ou d'impressions ratées avant de pouvoir imprimer de nouveaux designs de manière fiable. De plus en plus de cette expertise devrait être intégrée dans le logiciel, ce qui raccourcirait le temps avant d'atteindre une utilisation productive pour une nouvelle machine ou processus et augmenterait la productivité des machines établies.

Contrôle du matériau

Le contrôle du processus et du matériau en est un autre. Si vous achetez un bloc de titane Ti-6Al-4V et l'usinez en une pièce, vous saurez — avec un haut niveau de confiance — à quoi vous attendre des propriétés mécaniques de ce matériau.

Mais si vous achetez le même matériau en poudre et imprimez une pièce, les propriétés finales du matériau — compte tenu des multiples cycles de fusion pendant l'impression, des porosités, et plus — sont drastiquement plus incertaines.

Caractériser et standardiser tous ces effets de processus sur les propriétés des matériaux est la clé pour amener la fabrication additive dans le courant principal de la fabrication.