Le pouvoir de la poudre
Un aperçu de la fabrication additive
Susie Henaghan
Depuis l'aube de l'âge de bronze, les fabricants sont à la recherche de technologies de pointe susceptibles de réduire considérablement les coûts, les délais de production et les ressources.
Mieux, plus vite, moins cher.
Les méthodes traditionnelles, bien qu'éprouvées, sont coûteuses et complexes. Avec l'introduction de l'impression 3D, la fabrication additive a façonné l'avenir de notre monde, littéralement !
Mais qu'est-ce que la fabrication additive ? Et comment peut-elle vous aider ?
Rejoignez-nous pour examiner les nombreuses facettes de la fabrication additive :
La fabrication additive, plus connue sous le nom d'impression 3D, est un processus qui permet de créer un objet physique à partir d'une conception numérique. La conception assistée par ordinateur (ou logiciel de CAO) permet de dessiner un produit et de documenter l'ensemble du processus de conception. La CAO facilite le processus de fabrication en transférant des diagrammes détaillés des matériaux, des processus, des tolérances et des dimensions d'un produit avec des conventions spécifiques pour le produit en question.
La conception 3D est ensuite "découpée" numériquement en couches superfines, car le produit sera formé couche par couche, puis téléchargée vers une machine de fabrication additive.
La fabrication commence par une fine couche de poudre répartie uniformément sur la plate-forme de conception. Ensuite, une source de chaleur, telle qu'un laser ou un faisceau d'électrons, fait fondre la première couche. La plate-forme est ensuite abaissée et une autre couche de poudre est répartie uniformément, tandis que le processus se répète en suivant le dessin cartographié. Chaque couche successive se lie à la couche précédente de matériau fondu ou partiellement fondu.
La poudre excédentaire est ensuite retirée et sera réutilisée dans un autre processus (réduisant ainsi les déchets) et l'objet nouvellement créé est révélé.
La fabrication additive permet de produire des pièces plus légères, plus résistantes et plus durables que les pièces traditionnelles, tout en réduisant le temps de fabrication. Elle a également donné naissance à une micro-structure et à un comportement mécanique uniques, impossibles à obtenir avec la fabrication traditionnelle. En outre, la fabrication additive ajoute des caractéristiques précises et des géométries complexes qui n'étaient apparemment pas disponibles avec la fabrication traditionnelle. Le passage d'un fichier de conception à une conception fonctionnelle est en train de révolutionner la fabrication.
Les avantages de la fabrication additive (MA) sont aussi variés que les modèles qu'elle permet de créer. De la réduction des coûts à la personnalisation de la conception, nous avons décomposé certains des avantages étonnants qu'elle apporte :
L'un des principaux avantages offerts est la possibilité de réaliser des géométries complexes et de petites caractéristiques organiques qu'il était extrêmement difficile, voire impossible, de produire avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Par exemple, GE Aviation a constaté un problème dans la production de l'embout de son gicleur de carburant. La géométrie intérieure était trop complexe et se composait de 20 pièces individuelles fabriquées par des méthodes traditionnelles, qui étaient ensuite soudées et brasées ensemble. En passant à la fabrication additive, GE a pu produire l'embout du gicleur de carburant comme une pièce unique complète en une fraction du temps et sans les déchets générés par les pièces individuelles sous-assemblées.
Les avantages allaient bien au-delà du fait qu'il s'agissait désormais d'une seule pièce solide, puisque la conception plus simple pesait 25 % de moins que le gicleur d'origine tout en étant cinq fois plus durable. Il a également permis d'améliorer la consommation de carburant de 20 % et d'augmenter la puissance de 10 %. Dans le domaine de l'aviation, la complexité de la conception est synonyme de dépenses supplémentaires. Mais aujourd'hui, la fabrication additive permet de réduire les coûts, d'accroître l'efficacité et d'offrir une liberté de conception que les concepteurs n'auraient jamais pu expérimenter auparavant.
L'embout de carburant de GE créé par fabrication additive
Avec la fabrication traditionnelle, de multiples pièces sont conçues séparément, fabriquées puis transférées pour être assemblées dans une multitude de processus longs et fastidieux qui prennent des semaines, voire des mois. Le processus rationalisé de la fabrication additive permet un processus plus rapide, réduisant ainsi les délais d'exécution qui étaient auparavant trop longs.
En théorie, un produit peut être conçu, imprimé et testé le même jour, ce qui supprime plusieurs étapes dans ce qui était auparavant un long processus de développement de produits. La rapidité aide les concepteurs à imprimer plusieurs prototypes, ce qui permet une vérification rapide avant de s'engager dans une production à grande échelle. En outre, plusieurs produits peuvent être créés simultanément en un seul lot d'impression, contrairement à l'approche traditionnelle de la fabrication qui consiste à imprimer un produit à la fois.
La fabrication traditionnelle est une méthode de production soustractive - le découpage jusqu'à l'obtention du produit final entraîne une quantité considérable de déchets. Bien qu'il soit possible de les recycler, cela nécessite une main-d'œuvre supplémentaire et prend du temps car de nombreux processus sont mis en place pour remettre le métal en état de marche. La fabrication additive est appelée ainsi parce qu'elle ajoute de la matière à la pièce au lieu de la découper. Avec la fabrication additive, toute poudre métallique excédentaire est ensuite collectée dans des bacs de récupération pour être réutilisée dans le cycle de production suivant, de sorte qu'il n'y a que peu ou pas de déchets.
En outre, les fumées chimiques et toxiques qui se dégagent lors de la fabrication traditionnelle sont pratiquement éliminées grâce à l'impression 3D. Bien que les machines d'AM aient une consommation d'énergie élevée, elle n'est pas aussi élevée que celle du moulage par injection traditionnel. La fabrication additive contribue également à réduire l'empreinte carbone, en particulier dans le secteur aérospatial.
Vous souvenez-vous de la buse de carburant dont nous avons parlé et qui a permis de réduire son poids de 25 % ? Plus les matériaux utilisés pour la construction des avions sont légers, moins il y a d'émissions de carbone. Chaque kilo de poids d'un avion équivaut à une tonne d'émissions de carbone par an.
Ce sont ces petits changements qui feront la différence à long terme !
Bien que la fabrication traditionnelle soit un élément essentiel de l'industrie, il est facile de comprendre pourquoi la fabrication additive dessine un avenir efficace et efficient.
