Quand opter pour la fabrication additive ?

La fabrication additive se distingue par sa capacité de fabrication rapide de pièces prototypes ainsi que de pièces de géométrie complexe qui peuvent notamment intégrer davantage de fonctions que leurs homologues produites par des procédés traditionnels. Il semble cependant risqué pour une entreprise qui souhaite tirer parti de ce procédé de fabrication novateur d’investir dans une machine d’impression 3D sans se faire accompagner dans sa démarche par un prestataire de service spécialisé ou par un centre technique compétent en la matière.

Une fois qu’une entreprise a identifié le type de pièce qu’elle souhaite produire via la fabrication additive, il ne suffit pas de calculer le temps de retour sur investissement d’une machine, qui s’avère relativement coûteuse s’agissant notamment de celles à base métal, pour savoir si la mise en œuvre d’un tel procédé est rentable. Il existe en effet une variété de procédés de fabrication additive qui sont destinés à un panel déterminé de matériaux (polymère, céramiques, métaux) et à la réalisation de pièces de diverses dimensions. Afin de faire le bon choix, il est plus prudent de se faire accompagner dans sa phase d’exploration car de nombreux paramètres sont à prendre en considération depuis la conception d’une pièce adaptée à la fabrication additive, au choix du procédé de fabrication et du matériau, aux coûts de production, au post-traitement spécifique de la pièce…

Un prestataire de service ou une plate-forme partagée spécialisée dans le domaine de la fabrication additive ne sont en général pas liés à un fabricant de machines d’impression 3D en particulier. Leur indépendance présente un indéniable avantage. Leur rôle est de développer et de mettre en œuvre des solutions pour répondre aux besoins du plus grand nombre. Ils ont la capacité d’identifier les technologies innovantes puis d’évaluer leur potentiel afin de favoriser leur transfert vers l’industrie. Ce qui permet aux entreprises de faire leurs premiers pas dans le domaine de la fabrication additive. Elles acquièrent ainsi peu à peu le savoir-faire indispensable à la conception de pièces appropriées et prennent conscience des problématiques à prendre en compte pour la mise en œuvre optimale de ce procédé.

Avec l’appui de partenaires expérimentés, petites et grandes entreprises peuvent ainsi explorer le potentiel de ce nouveau procédé de fabrication afin de déterminer avec quel type de pièces elles pourront en tirer le meilleur parti. D’autant qu’une pièce doit souvent être reconçue pour profiter des atouts de la fabrication additive tels que l’intégration de nouvelles fonctions. Lorsqu’une pièce est déjà produite de façon optimale avec un procédé de fabrication existant, il sera en effet difficile pour la fabrication additive de le concurrencer sans une re-conception en profondeur.

Les équipements de fabrication additive représentent un investissement conséquent que peu d’entreprises peuvent consentir sans avoir préalablement évalué les possibilités et les contraintes de ce procédé de fabrication. En s’adressant à un prestataire de service ou à une plate-forme partagée, les entreprises peuvent tester leurs concepts. Elles sont accompagnées dans le processus de conception, la fabrication du prototype et jusqu’au lancement éventuel d’une production en série. Elles obtiennent ainsi les réponses aux questions que soulèvent la fabrication additive en bénéficiant de l’expertise des ingénieurs en conception et en fabrication de pièces dans de nombreux secteurs industriels : de l’automobile jusqu’au médical en passant par l’industrie du luxe et de l’aéronautique.

Une fois les pièces fabriquées, certains prestataires peuvent analyser leurs performances et leurs caractéristiques mécaniques. Ils accompagnent l’entreprise tout au long de la chaîne de valeur : étude de l’intérêt économique, conception, fabrication… Ils déterminent les contraintes et les atouts de la solution préconisée. Une telle analyse est indispensable car il paraît à ce jour évident que la fabrication additive ne remplacera jamais la production de masse par usinage et qu’elle présente peu d’intérêt pour la fabrication d’une pièce déjà industrialisée. La collaboration d’une entreprise avec un prestataire ou d’un centre technique spécialisé permettra à l’entreprise d’imaginer des formes nouvelles, comment ajouter de nouvelles fonctions à leurs pièces ou encore les alléger. Les post-traitements de la pièce peuvent également avoir un impact sur sa conception. Une fois la pièce fabriquée, elle doit bien souvent être traitée thermiquement ou être usinée. Tout cela doit être envisagé dès la phase de conception afin de profiter du plein potentiel de la fabrication additive et d’éviter les aléas. Enfin, il faut savoir que l’état de surface de la pièce brute générée correspond rarement aux exigences finales attendues. Il est donc indispensable d’étudier quel sera le procédé de finition adapté : tribofinition, sablage, polissage magnétique ou électro-chimique...

La caractérisation de poudres utilisées et des pièces produites en impression 3D peut également être nécessaire. Des centres d’essais et des prestataires de services compétents peuvent déterminer quelles poudres délivrent les caractéristiques requises pour des pièces conçues par fabrication additive dans des alliages et matériaux spécifiques. Ils peuvent aussi valider les spécifications finales de la pièce fabriquée en réalisant des essais de santé matière, de fatigue, de tolérances dimensionnelles, etc.

Pour toutes ces raisons, l’expertise d’un prestataire ou d’un centre technique spécialisés sera précieuse pour optimiser les procédés de conception, de fabrication, de finition, de caractérisation et de validation. Au sein des prestataires de service et centres techniques spécialisés en fabrication additive, des experts disposent en effet de retours d’expérience dans la fabrication d’une variété de pièces destinées à une diversité de secteurs industriels. Ils partagent leurs expériences et leur savoir-faire avec les entreprises néophytes qui désirent explorer les possibilités de la fabrication additive. Cependant, comme toujours, lorsqu’il s’agit de savoir s’il vaut mieux externaliser ou sous-traiter une activité, comme on peut par exemple le faire pour la maintenance de machines ou l’étalonnage d’instruments, il est impossible de répondre à cette question par l’affirmative ou la négative. Le choix d’externaliser ou non la production de pièces par un procédé de fabrication additive dépend d’un grand nombre de facteurs qui peuvent être d’ordre stratégiques, économiques, financiers, organisationnels, et qui sont propres à chaque entreprise, à son cœur de métier, son secteur d’activité, les applications visées, le type de pièces concernées, à son environnement normatif et réglementaire, aux procédures de qualification et d’homologation à respecter...

On peut toutefois raisonnablement estimer que, dès lors qu’une entreprise dispose de sa propre machine de fabrication additive, elle pourra produire ses pièces plus rapidement et ses équipes de conception auront la possibilité de réaliser plus aisément et plus fréquemment des prototypes. Elle gagnera en réactivité puisqu’elle ne dépendra pas de la charge de travail de son sous-traitant. De plus, elle se libère de la gestion de problématiques logistiques, administratives et techniques liées aux relations avec un sous-traitant. Mais dès lors qu’une entreprise fait le choix d’acquérir une machine de fabrication additive, elle doit tout mettre en œuvre pour bien maîtriser ce procédé de production et ses nombreux paramètres. Pour tirer profit de cette technologie, les équipes de conception et de production doivent être dûment formées pour connaître le potentiel et les limites techniques de leur machine et du procédé de fabrication qu’elle met en œuvre.