Découvrez les 7 technologies clés de la fabrication additive

La fabrication additive désigne le processus de création d'une pièce en la construisant progressivement par ajout de matière. Cette matière peut être du métal, de la céramique, du plastique, du photopolymère, voire de la nourriture ! L'ISO/ASTM a classé tous les types de technologies de fabrication additive en sept catégories.

Cet article décrit le fonctionnement de chacun de ces sept procédés, ainsi que leurs utilisations, avantages et différences.

1. Jet de liant (Binder Jetting)

Pièce en acier inoxydable réalisée par Xometry via Jet de liant.

Le Jet de liant est une technologie de fabrication additive à lit de poudre qui crée des pièces en déposant sélectivement un agent liant sur une fine couche de matériau pulvérulent. Le processus commence quand l'imprimante dépose une couche uniforme de poudre — généralement plastique, métal, sable ou céramique — sur le plateau de construction. Une lame de recoating assure une distribution précise de la poudre à la hauteur de couche requise. Cela se fait généralement par la lame de recoating, transférant le matériau depuis un bac de stockage adjacent à la zone d'impression. Le matériau dans le bac est soulevé, et la lame balaye la poudre du bac vers le plateau à la hauteur de couche voulue. Ensuite, une tête d'impression à jet d'encre se déplace sur la poudre et dépose l'agent liant sur la poudre selon la forme de la section transversale de la pièce pour la couche courante. Pour des pièces plastiques multicolores, l'agent liant contient aussi un colorant pour créer des pièces à plusieurs couleurs.

Le plateau d'impression descend alors d'une hauteur de couche. La lame de recoating distribue une autre couche de poudre sur la précédente, et le processus se répète. Pour le jet de liant sur métaux, la pièce doit être frittée après impression pour éliminer la porosité et améliorer la résistance mécanique. Alternativement, une poudre métallique à bas point de fusion comme le bronze peut être mélangée au matériau principal. Quand la pièce imprimée est chauffée, le bronze fond et remplit les espaces entre les particules de poudre de l'alliage principal.

Le tableau 1 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques du jet de liant :

Tableau 1. Résumé du Jet de liant

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• Sable
• Plastiques (PMMA, ABS, PA, PC)
• Céramiques
• Métal (Acier inoxydable, alliages de titane)

Applications

• Moules pour moulage en sable
• Prototypes multicolores
• Pièces métalliques bon marché comparé aux autres procédés d'impression métal

Avantages

• Grands volumes de construction
• Pièces multicolores
• Aucun support requis
• Poudre non utilisée recyclable
• Plus de plastiques disponibles

2. Fusion sur lit de poudre (PBF)

La fusion sur lit de poudre (PBF) désigne une gamme de technologies de fabrication additive qui fusionnent des poudres à l'aide d'une source d'énergie focalisée de haute puissance. La source d'énergie peut être un laser (SLM ou DMLS) ou un faisceau d'électrons (EBM). Les poudres métalliques et plastiques peuvent être utilisées avec le PBF. Le processus commence par le dépôt d'une fine couche de poudre (souvent préchauffée) sur le plateau de construction, réalisé par une lame de recoating pour assurer la cohérence de la hauteur de couche. Un faisceau d'énergie focalisé fond alors les particules de poudre pour former la section transversale courante de la pièce. Le plateau de construction descend d'une couche, une nouvelle couche de poudre est ajoutée, et le processus se répète.

Des faisceaux d'énergie de plus haute puissance sont nécessaires pour les métaux, et une atmosphère inerte est requise pour l'impression DMLS et SLM. Pour l'EBM, le volume de construction doit être maintenu sous vide. Les machines PBF peuvent imprimer rapidement, particulièrement si des imprimantes multi-faisceaux sont utilisées. L'EBM n'utilise qu'un seul faisceau, mais celui-ci peut être redirigé extrêmement rapidement, simulant ainsi une fonctionnalité multi-faisceaux.

Le tableau 2 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques de la fusion sur lit de poudre :

Tableau 2. Résumé de la Fusion sur lit de poudre

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• Métal (Aluminium, titane, cuivre, cobalt-chrome, etc.)
• Nylon
• Céramiques

Applications

Pièces métalliques fonctionnelles comme aubes de turbine, chambres de combustion de moteurs-fusées, échangeurs de chaleur

Avantages

• Poudre non utilisée recyclable
• Large gamme d'options métalliques

3. Dépôt d'énergie dirigé (DED)

Le dépôt d'énergie dirigé (DED) est un procédé additif de matière utilisé exclusivement avec les métaux. Il sert souvent à réparer des pièces métalliques existantes. Cette capacité de réparation est possible car le DED peut imprimer sur cinq axes de mouvement, contrairement aux autres procédés limités à trois axes. Une imprimante DED peut manœuvrer autour de pièces existantes aux géométries complexes.

Ce type de fabrication additive ne se limite pas aux réparations, il peut aussi imprimer de nouvelles pièces. Le DED fonctionne en dirigeant soit une poudre, soit un fil métallique vers la buse d'impression. Un laser ou un faisceau d'électrons fond alors le matériau et le fusionne avec le matériau de base. Tout métal soudable peut être fabriqué ou réparé par DED. Comme pour les procédés de soudage, un gaz de protection (faisceau laser) ou un vide (faisceau d'électrons) est requis pour l'impression DED. Le gaz ne couvre que la zone activement fondue par le faisceau. Alternativement, tout le volume de construction peut être saturé d'un gaz inerte, ce qui requiert un volume de construction étanche.

Le tableau 3 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques du DED :

Tableau 3. Résumé du Dépôt d'énergie dirigé

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

Métaux (cobalt-chrome, titane, Inconel, tantale, niobium, aciers inoxydables)

Applications

• Réparation de pièces
• Composants aérospatiaux avancés

Avantages

• Peut imprimer de grandes pièces (1000 mm³)
• Peut réparer des pièces existantes
• Peut imprimer une large gamme de métaux et alliages

4. Jet de matière (Material Jetting)

Pièce en couleur avec finition polie et vernis transparent, réalisée via le service PolyJet de Xometry.

Le Jet de matière utilise une série de buses à jet d'encre pour déposer du matériau sur un plateau de construction, créant une pièce. Ce processus requiert l'utilisation de photopolymères comme matières premières. Il fonctionne en déposant d'abord une couche de photopolymère sur le plateau. Ensuite, une source de lumière UV passe sur le photopolymère pour le polymériser. Le plateau descend, et le processus se répète.

Comme la polymérisation par UV du matériau imprimé est partie intégrante de ce processus, seuls des plastiques, dont beaucoup sont des photopolymères, peuvent être imprimés par jet de matière. Des structures de support sont nécessaires pour imprimer des pièces avec succès par cette méthode.

Le tableau 4 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques du jet de matière :

Tableau 4. Résumé du Jet de matière

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• Résines photopolymères
• Matériaux numériques (photopolymères composites)
• Cire

Applications

• Prototypes fonctionnels de produits
• Modèles anatomiques en couleur

Avantages

• Très peu de déchets
• Pièces multi-matériaux et multicolores possibles
• Procédé à haute vitesse
• Haute résolution

5. Stratification de feuilles (Sheet Lamination)

La stratification de feuilles est un procédé additif par couches qui construit des pièces en empilant et collant des feuilles de matériau — plutôt qu'en déposant ou fusionnant des poudres ou liquides. Elle peut utiliser divers matériaux : papier, feuilles de polymère, composites, et certains métaux. Bien que le processus produise généralement des pièces à faible résolution, il offre une vitesse de production élevée et un faible coût, ce qui le rend avantageux pour certaines applications de prototypage et industrielles.

Le processus fonctionne en déposant séquentiellement des feuilles minces, chacune découpée pour correspondre à la section transversale de la pièce à cette couche. Ces feuilles sont ensuite collées à la couche précédente selon diverses techniques selon le matériau. Dans certains systèmes, un laser ou un couteau découpe la géométrie de la pièce dans la feuille avant ou après le collage. L'excès de matière autour de la pièce peut être retiré pendant ou après la construction.

Les feuilles métalliques sont généralement collées par fabrication additive par ultrasons (UAM), qui applique des vibrations ultrasoniques sous pression pour souder les couches métalliques sans les fondre. Les feuilles plastiques sont généralement collées par chaleur et pression, soit thermiquement, soit avec des adhésifs. Les composites (ex. fibres d'aramide, fibre de verre, couches renforcées en fibre de carbone) et le papier sont généralement stratifiés par adhésifs et compression. La stratification de feuilles sert aussi à créer des pièces quasi net-shape, qui peuvent être ensuite usinées ou post-traitées par CNC ou autres techniques soustractives pour atteindre des tolérances et finitions de surface plus serrées.

Le tableau 5 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques de la stratification de feuilles :

Tableau 5. Résumé de la Stratification de feuilles

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• Papier
• Céramiques
• Composites fibre de carbone
• Métal (Aluminium, cuivre, acier inoxydable, titane)

Applications

• Prototypes en couleur
• Pièces quasi net-shape

Avantages

• Faible coût
• Haute vitesse
• Pièces en couleur

6. Extrusion de matière (Material Extrusion)

Gros plan d'une pièce imprimée en FDM réalisée par Xometry.

L'extrusion de matière est l'un des types de fabrication additive les plus connus, principalement grâce à son adoption par le grand public. Elle est souvent appelée FDM (Fused Deposition Modeling) ou FFF (Fused Filament Fabrication). Le processus fonctionne en dirigeant un filament plastique depuis une bobine d'alimentation, le faisant passer dans une chambre chauffée, puis à travers une buse d'impression. À la sortie de la buse, le matériau est déposé sous la forme de la section transversale courante de la pièce sur le plateau. Une fois une couche terminée, les têtes d'impression montent d'une épaisseur de couche. Le processus se répète jusqu'à la fin de la pièce.

Les thermoplastiques et thermoplastiques chargés sont les matières premières les plus typiques. Cependant, des matériaux poudre métallique/matrice polymère peuvent créer des pièces métalliques. Ils doivent être post-traités en four pour développer leurs propriétés mécaniques finales.

Le tableau 6 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques de l'extrusion de matière :

Tableau 6. Résumé de l'Extrusion de matière

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• PLA
• ABS
• PC
• PETG
• Nylon
• ULTEM

Applications

• Gabarits d'assemblage
• Prototypes fonctionnels
• Composants de faible volume de production

Avantages

• Faible coût
• Facile à utiliser
• Vrais thermoplastiques

7. Photopolymérisation en cuve (VAT Photopolymerization)

La photopolymérisation en cuve est un procédé de fabrication additive qui crée des pièces en polymérisant sélectivement une résine photopolymère liquide à l'aide d'une source de lumière. Les deux technologies principales sont :

• SLA (Stéréolithographie) — utilise un laser UV pour tracer et solidifier la section transversale de la pièce couche par couche.
• DLP (Digital Light Processing) — utilise un projecteur numérique pour flasher une couche entière d'un coup, polymérisant la résine simultanément sur toute la couche.

Les deux processus impliquent une cuve de résine photopolymère liquide. Le plateau de construction démarre juste sous la surface de la résine. En SLA, un faisceau laser balaye la surface de la résine pour solidifier la forme souhaitée de la couche courante. En DLP, un projecteur de lumière flashe l'image de la couche entière en une seule exposition. Une fois la couche polymérisée, le plateau se déplace verticalement (généralement vers le haut), permettant à la résine non polymérisée de s'écouler sous la pièce, et la couche suivante est polymérisée au-dessus de la précédente. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la pièce soit complète. Comme la pièce émerge progressivement de la cuve, il semble que le plateau tire l'objet hors de la résine liquide.

Le tableau 7 ci-dessous présente les matériaux, applications et avantages typiques de la photopolymérisation en cuve :

Tableau 7. Résumé de la Photopolymérisation en cuve

MatériauxApplicationsAvantages

Matériaux

• PLA
• ABS
• PC
• PETG
• PA
• ABS chargé fibre de carbone
• PEEK

Applications

• Prototypes visuels / maquettes
• Modèles de bijouterie pour création de moules

Avantages

• Haute vitesse
• Très fins détails possibles

Qu'est-ce que la fabrication additive ?

La fabrication additive désigne le processus additif de création d'une pièce en la construisant couche par couche. Cela contraste avec la fabrication soustractive, qui part d'un bloc plein de matière et enlève l'excès pour créer une pièce. L'usinage CNC est un exemple de fabrication soustractive.

Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur la fabrication additive.

La fabrication additive représente un tournant dans la production, avec sept procédés de base : jet de liant, fusion sur lit de poudre, dépôt d'énergie dirigé, jet de matière, stratification de feuilles, extrusion de matière et photopolymérisation en cuve. Chaque procédé offre ses propres forces, que ce soit en précision, échelle, vitesse ou polyvalence des matériaux. Ce qui ressort, c'est le passage de l'élimination gaspilleuse de matière à une création contrôlée couche par couche, ouvrant des possibilités allant de la réparation de pièces aérospatiales vitales à l'impression de prototypes détaillés et composants fonctionnels. La technologie ne se présente pas comme une solution unique, mais comme une boîte à outils où le bon procédé peut être associé au bon défi, rendant la fabrication plus efficace, adaptable et innovante.

Questions fréquentes sur les types de fabrication additive

Quel est le type de fabrication additive le plus utilisé ?

Les types les plus fréquemment utilisés sont : l'extrusion de matière (FDM/FFF), la stratification de feuilles, la photopolymérisation en cuve, et la fusion sur lit de poudre (PBF). Le degré d'adoption de chaque technologie varie selon l'industrie. Par exemple, l'aérospatial fait un usage intensif du DED et de la fusion sur lit de poudre.

Quelle organisation catégorise les procédés de fabrication additive ?

ASTM International et l'ISO sont conjointement responsables de la catégorisation des procédés de fabrication additive. Ils ont créé les sept catégories décrites dans cet article.

Comment les procédés de fabrication additive sont-ils classés ?

Les procédés sont classés sous la norme ISO/ASTM 52900, la norme internationale définissant les termes et catégories clés en FA. Elle organise les technologies en sept types de procédés, basés sur la formation des couches et le lien des matériaux. Ces catégories incluent des méthodes comme l'extrusion de matière, la photopolymérisation en cuve, et la fusion sur lit de poudre, entre autres. Cette classification assure la cohérence entre industries et applications.

L'impression 3D est-elle un exemple de fabrication additive ?

Oui, l'impression 3D est une forme de fabrication additive. C'est même l'exemple le plus connu et le plus couramment utilisé. Le terme « impression 3D » est souvent utilisé informellement pour désigner tous les procédés de fabrication additive, qui consistent à construire des objets couche par couche à partir de modèles numériques.

Pour en savoir plus, consultez notre guide complet sur l'impression 3D vs fabrication additive.

Résumé

Cet article a passé en revue 7 types de procédés de fabrication additive, décrivant leur fonctionnement, avantages et inconvénients. Pour en savoir plus sur les différents types et comment chacun peut convenir à votre application spécifique, contactez un expert Xometry dès aujourd'hui.

Xometry offre une large gamme de capacités de fabrication, incluant l'impression 3D et des services à valeur ajoutée pour tous vos besoins en prototypage et production. Visitez notre site web pour en savoir plus ou demander un devis gratuit, sans engagement.

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Dean McClements

Dean McClements est diplômé B.Eng Honors en génie mécanique avec plus de deux décennies d'expérience dans l'industrie manufacturière. Son parcours professionnel inclut des rôles significatifs chez Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace et Hyster-Yale, où il a développé une compréhension approfondie des processus d'ingénierie et des innovations.

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