Chapitre 2 : Principaux atoutset faiblesses de cette
technique
1.
Les atouts
Bien qu'encore limitées en nombre, les applications
industrielles de la fabrication additive sont très diversifiées.
Cette évolution s'explique par les différentes
opportunités qu'offre la fabrication par ajout de matière par
rapport aux autres principes de fabrication.Elles dépendent
évidemment du contexte associé au produit à fabriquer mais
peuvent être, globalement, résumées en quatre principaux
atouts.
A. La liberté
de conception
Non limitées par l'utilisation d'un outillage, les
pièces produites en fabrication additive peuvent comporter des
caractéristiques difficiles, des formes très complexes, voire
impossibles à réaliser avec un procédé de
fabrication classique. Ces caractéristiques peuvent aussi bien concerner
la géométrie de la pièce que le matériau la
constituant, autorisant, entre autres, le développement de pièces
multi matériaux.Ces nouvelles possibilités permettent de revoir
la conception des produits mécaniques d'un point de vue fonctionnel,
économique et environnemental.
La fonctionnalité d'un produit peut ainsi, par exemple,
être optimisée grâce à une structure complexe
spécifiquement conçue pour répondre au mieux à un
cahier des charges donné (Fig. a).
Fig. a
Exemple : Projet Compolight, reconception d'un
échangeur permettant de diviser les pertes de charge des fluides y
circulant par 4 et ainsi d'augmenter son rendement.
Son coût peut être réduit à travers
la suppression d'assemblage de pièces (Fig. b).
b
Exemple chez Boeing : Révision de la conception
d'un conduit
réduisant le nombre de ses composants de 15 à
1 seul.
Enfin, dans le cas de pièce embarquée dans un
véhicule, la réduction de sa masse, à performance
fonctionnelle équivalente, permet une diminution de la consommation du
véhicule et donc une diminution de son impact environnemental (Fig.
c).
Exemple : Projet Atkins 6 chez un constructeur
automobile : reconception d'une partie de pompe diesel pour minimiser sa masse
et donc la consommation du véhicule qui l'embarque.
Fig. c
En résumé, tout ce qu'un concepteur peut
imaginer peut être fabriqué. Cela favorise l'innovation de
produits et permet la fabrication de pièces totalement optimisées
pour la performance.
B. Le gain pour
l'environnement
Ne partant pas d'une matière brute initiale, le
processus de fabrication par ajout de matière permet, dans le principe,
de n'utiliser que la matière constituant le produit final.
Soyons réaliste, l'empreinte sur l'environnement n'est
pourtant pas nulle. En effet, les constructeurs d'imprimantes 3D ne sont pas
plus écologiques que n'importe quel autre constructeur de
matériels de conception (machine outils, robots, ...).
Par contre, le fait de produire localement à
l'unité ou en petite série toutes sortes de pièces permet
de réduire le transport, l'emballage et le stockage de quoi
réduire drastiquement les émissions de CO2. Quant aux
déchets de production, la matière perduelors de la fabrication
additivepeut être recyclée et réutilisée dans une
nouvelle impression.
Pour beaucoup donc, l'impression 3D constitue une alternative
durable à une partie de la production de masse puisqu'elle réduit
le gâchis lié à la perte de matière lors du
processus de fabrication. C'est particulièrement le cas pour les objets
métalliques pour lesquels 90 % du métal original est perdu
(source : Lipson, Hod et Kurman dans The new World of 3D printing).
Les axes de gains écologiques liés au processus
d'impression 3D par rapport aux procédés traditionnels sont les
suivants :
· Fabrication locale des produits, réduisant ainsi
les distances de transport entre les fabricants et les consommateurs,et de ce
fait la pollution associée.
· Réduction du nombre moyen de pièces par
produit, simplifiant ainsi les chaînes logistiques, ce qui implique moins
de transport et moins de gaspillage (produits invendus)
· Réduction des matières premières
utilisées pour la production d'un objet : le processus additif des
imprimantes 3D n'imprime que ce dont il a besoin.
· Production de petites séries, à la
demande, près de la zone de consommation, limitant ainsi les stocks
(conservés dans des entrepôts qui sont consommateurs
d'énergie) et le transport des produits. Découper, par exemple,
un bloc de métal par processus soustractif est beaucoup plus
générateur de déchets que par fabrication additive.
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