Fabrication Additive : Révolution dans la 3D

Les imprimantes 3D ont lancé une nouvelle révolution industrielle. Les entreprises peuvent maintenant produire des pièces complexes de façon plus simple et moins coûteuse. En outre, ce procédé ouvre de nouvelles opportunités dans la construction légère. Les constructeurs automobiles, la Formule 1 et de nombreuses autres branches se servent de cette technologie. Dans l’aéronautique, on imprime même des pièces de réacteur entières ainsi que des segments de fuselage.

© Wolfram Scholl

La révolution de l’impression en 3D

Les imprimantes d’objets en trois dimensions se sont glissées en toute discrétion dans notre quotidien. Il y a quelques années encore, ces imprimantes 3D étaient rares et comparativement chères, mais entre-temps, les prix ont baissé et cette technique s’est établie. Avec un peu d’habileté, on peut même concevoir chez soi des objets en trois dimensions sur l’ordinateur et les imprimer – parfait, si l’on veut par exemple concevoir soi-même de petites pièces de rechange difficiles à trouver. Toutefois, la vraie révolution se déroule dans l’industrie, où les entreprises peuvent élever leur fabrication à un tout nouveau niveau.


Couche après couche jusqu’à l’objet fini

L’impression 3D est un procédé additif. Dans le langage courant anglais, on parle souvent d’Additive-Layer Manufacturing (ALM). Couche après couche, le matériau est empilé, jusqu’à ce que l’objet soit fini. Du plastique est par exemple pressé à travers une buse chauffée, ou alors on utilise un laser qui, grâce à la chaleur, met en forme couche après couche de la poudre de métal. Les modèles de CAD sur l’ordinateur servent de base. Les avantages de cette technique d’impression sont nombreux. Grâce à elle, il devient possible de réaliser de nouvelles structures qui seraient inconcevables avec les méthodes habituelles – c’est-à-dire, en fraisant à partir d’un bloc de matériau ou en réalisant un moulage. L’impression 3D ouvre de nouvelles perspectives dans la construction légère, permet d’économiser des coûts et ouvre aux ingénieurs de nouvelles voies dans la conception de leurs produits. De premières tentatives allant vers l’impression 3D avaient déjà été faites au début des années 1980.


Imprimante 3D pendant le processus d’impression

L’impression 3D permet la réduction des coûts de production mais aussi de fonctionnement, par ex. l’économie de kérosène grâce à des avions plus légers - © iStock.com/BLACKDAY

 

Les constructeurs automobiles impriment les pièces de rechange

« Avec le procédé d’impression 3D, nous avons de toutes nouvelles possibilités pour créer des formes géométriques qui ne pouvaient être fabriquées de manière conventionnelle jusqu’ici», disait déjà en 2014 Roland Malek de la Volkswagen AG, au sujet d’un procédé d’impression métallique à l’époque en phase de test. Depuis, la technologie a continué de s’imposer. Jusqu’ici, elle était avant tout réservée à la construction de prototypes et de pièces uniques, mais maintenant, Volkswagen et Daimler, for example, start to use 3D printing to manufacture replacement parts in series production for their older vehicles.

souhaitent par exemple produire en série par impression 3D des pièces de rechange pour les véhicules plus anciens. La filiale VW Audi a aussi recours à l’impression 3D. Il y a peu, il s’agissait d’une application très particulière, car ce constructeur automobile ne prévoyait rien de moins qu’un saut sur la lune. Ave l´Audi Quattro Lunar, cette entreprise d’Ingolstadt est entrée en compétition pour le Google Lunar XPRIZE. « Un prix de 30 millions de dollars attend le premier qui arrive à faire parcourir une distance de 500 mètres à une voiture sur ce terrain hostile, à y prendre des photos de haute résolution et les envoyer sur Terre », rapporte le journal die Welt en mars 2017. Une imprimante 3D a été utilisée pour la construction de ce véhicule lunaire. Un laser de 400 watt a construit les quatre roues, composées d’un alliage Al-Si10MgSr, par fines couches de 0,05 millimètres. Une telle roue high tech coûte 3000 euro, sa fabrication dure un jour et demie. Mais la roue est tellement légère que son prix, étant donné l’importance des coûts de transport dans l’espace, se relativise rapidement. Bien qu’au final, aucun participant n’ait risqué le départ pour la lune et que la compétition a été annulée, de nouvelles découvertes ont été faites dans les domaines de la construction légère et de l’impression 3D.

Dans la course automobile aussi, où faible poids et haute précision sont aussi très importants, la technique de fabrication additive a fait son entrée. L’écurie de Formule 1 Sauber travaille déjà depuis plus de dix ans avec des impressions 3D en plastique. Sur le site d’Hinwil en Suisse, un grand pas technologique en avant a été accompli. A la fin de l’année dernière, en coopération avec l’entreprise partenaire néerlandaise Additive Manufacturing, a eu lieu le démarrage des impressions 3D avec des matériaux métalliques.


De nouvelles opportunités dans l’aéronautique

Pour le mois d’avril de notre calendrier, le photographe Wolfram Schroll était l’invité de l’usine Airbus de Filton, en Grande-Bretagne, où tout tourne autour des ailes de différents modèles Airbus. En septembre 2017, l’entreprise a annoncé que pour la première fois, une pièce en titane réalisée à l’imprimante 3D était entrée en production en série. Il s’agit d’un raccord entre l’aile et le réacteur de l’A350XWB. Entre-temps, dans le cadre du projet de recherche DEFACTO, le fournisseur français Stelia Aerospace a produit par impression 3D un panel de fuselage en aluminium d’environ un mètre carré.

Le fabricant de réacteurs GE Aviation profite lui aussi des avantages d’une fabrication additive de pièces. Dans la nouvelle turbine de propulseur Catalyst, il a ainsi été possible de passer de 855 pièces à seulement 12, ce qui réduit le poids et la consommation de carburant. La buse de carburant par exemple n’est plus composée que de quelques pièces au lieu de 20. Le réacteur est fabriqué près de Prague, en République tchèque, et doit propulser le turbopropulseur single Cessna Denali.


L’impression 3D permet des avancées dans de nombreuses branches

TDans le génie mécanique allemand à visée d’exportation, la tendance de l’impression 3D a ouvert de nouveaux domaines d’activité. La Wirtschaftswoche certifie que dans ce segment, l’industrie nationale a une avance de plusieurs années par rapport à la concurrence globale. Dans le cadre d’un projet subventionné par le ministère fédéral de l’économie, l’Institut Fraunhofer travaille à la fabrication de toits de tramways qui seraient plus légers de 30 pourcents – au final, chaque accélération de ces lourds trains coûte une énergie précieuse. Siemens Mobility possède sa propre division qui réalise par impression 3D « on demand » des pièces de rechange pour les trains.

Ces nouveaux procédés modifient aussi le monde du travail. Il existe ainsi déjà des voies de formation pour devenir „ingénieur d’application pour la fabrication additive “ ou "technicien industriel éprouvé dans le domaine de la fabrication additive“.

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