Fabrication Additive

La plupart des gens ne le savent pas, mais la fabrication additive est née il y a déjà plus de trente ans. Historiquement reléguée aux phases de prototypage rapide et de visualisation de pré-production, ce n’est qu’au cours de ces dix dernières années que nous avons assisté à l’expansion de l’applicabilité de la fabrication additive, et maintenant, hybride, soit une combinaison de procédés additifs et soustractifs. La Fabrication Additive est un procédé principalement utilisé aujourd’hui dans des industries de pointe qui nécessite la production en faible quantité de pièces complexes telles que l’industrie aéronautique, automobile, médical (implants chirurgicaux, dentisterie) ou maritime. Ses applications les plus courantes reposent ainsi sur la visualisation et la validation expérimentale de la conception d’un produit, la fabrication d’outillage industriel, la création de biens avec un haut degré de personnalisation, la production de composants en séries limités.

Qu’est-ce que la Fabrication Additive ?

Avant de mettre en avant les enjeux industriels de la fabrication additive, il est bon de rappeler sa définition propre. La fabrication additive recouvre ainsi un ensemble de techniques très variées pouvant s’appliquer à des matériaux eux-mêmes divers. Il s’agit d’un procédé́ de fabrication d’une pièce à partir d’un fichier 3D informatique, par ajout de matière couche par couche, qui permet de passer directement de la pièce virtuelle à la pièce fabriquée. Par opposition, les procédés de production traditionnels sont dits soustractifs en ce qu’ils procèdent de la soustraction de matière pour obtenir une pièce fabriquée.

Liberté de conception et optimisation des formes

La fabrication additive permet un niveau de complexité géométrique des formes encore jamais atteint et élargit le champ des possibles pour tout concepteur industriel. Cette optimisation des formes permet d’améliorer la fonctionnalité des composants (poids, ergonomie) pouvant notamment impacter positivement la durée du cycle de vie d’un produit tout en réduisant la consommation énergétique. À titre d’exemple, American Airlines affirme qu’en ôtant seulement un kilo à chacun des 600 avions d’une flotte commerciale d’avions de ligne, il est possible d’économiser environ 90 000 litres de carburant, soit d’éviter l’émission de 230 tonnes de CO2 dans l’atmosphère. 

Simplification des procédés

Le principe de la fabrication additive repose sur la production en monobloc et/ou mono-matière. De fait, elle simplifie le processus de fabrication en supprimant les divers outils associés à la fabrication soustractive et aux procédés conventionnels de type usinage, forge, ou même fonderie.

Gain de matières

Par son procédé technique intrinsèque, la fabrication additive permet une réduction du gaspillage en comparaison à la part de matières premières finissant en copeaux dans la fabrication traditionnelle ou soustractive. 

Gain de temps

La fabrication additive offre une consolidation des temps d’assemblage dus à la diminution du nombre de pièces et de composants. Elle génère également une réduction du Lead time qui se limite au procédé d’impression de la pièce fabriquée.

Personnalisation sans coût additionnel

La création de composants hautement personnalisé sans coût additionnel est l’un des principaux atouts de la fabrication additive. Déclenchée à volonté pour chaque pièce, la variété des pièces n’est plus contrainte par des temps de réglages ou des coûts de machines à amortir.

Fabrication décentralisée

En comparaison aux machines d’usinage traditionnelles, les imprimantes 3D offrent l’avantage d’être beaucoup plus compactes, légères et déplaçables.  Elles offrent également des gains significatifs en termes de coûts d’acquisition et de maintenance. Toutes ces caractéristiques ouvrent sur de nouvelles perspectives dans la possibilité de configurer un réseau de production localisé, innovant et flexible. Centraliser des lignes d’assemblage au sein de grandes usines n’est plus nécessaire pour réaliser des économies d’échelle.

Quelles sont les perspectives de la Fabrication Additive ?

Les technologies de fabrication additive génèrent de profonds changements dans la manière de concevoir les produits industriels en permettant notamment le prototypage précoce de composants complexes. Mais l’adoption de ces nouvelles méthodes de production, au-delà du prototypage et de la production à petite échelle, reste lente et encore peu répandue chez les acteurs de l’industrie. La raison de ce retard se trouve sans doute dans le manque de savoir-faire des ingénieurs de conception pour tirer le meilleur parti de ces technologies et la mettre au service de la production en série.

La fabrication additive a le potentiel de transformer radicalement la façon dont les biens sont produits et fabriqués, mais également chaque aspect qui compose une réponse aux besoins des clients : de la personnalisation à la reconfiguration de la chaîne d’approvisionnement en passant par l’innovation des modèles économiques que cela permet. Aujourd’hui, le choix de faire appel à ces technologies concernent avant tout la production de composants complexes en faible volume et/ou sur l’évaluation de la capacité d’un bien à être produit et personnalisé de façon industrielle.

L’émergence de la Fabrication Additive Métallique a le potentiel d’automatiser encore davantage l’atelier de fabrication. Les imprimantes nécessitent moins d’intervention humaine pour fonctionner que beaucoup d’autres équipements. La technologie pourrait permettre de remplacer les grandes usines qui produisent en série une gamme limitée de pièces par de plus petites usines qui offrent une grande variété de pièces et de composants.

Une mutation profonde des réseaux de production

En conclusion, si son utilisation est encore aujourd’hui marginale, les nouvelles technologies de production telles que la Fabrication Additive nous permettent d’envisager différentes manières d’organiser la circulation de marchandises dans le monde. La fabrication distribuée peut permettre la production de biens personnalisés à proximité du client dans des usines de petite taille à moindre coût pour l’environnement.  La fabrication additive est donc un levier majeur de transformation de l’aménagement des territoires, des réseaux logistiques et des processus de production. La fabrication additive participe ainsi à l’émergence de nouveaux concepts tels que celui du Manufacturing as a Service – MaaS en tant que nouvel organisation des réseaux de production.