Fabrication additive : la quatrième révolution industrielle !

 

 

On nous l’avait prédit il y a une dizaine d’années que les révolutions industrielles à venir s’enchaîneraient à un rythme absolument inédit pour l’humanité. Notre secteur d’activité, la construction vit ces bouleversements technologiques effrénés. Sans, d’ailleurs, que le grand public ne mesure réellement les révolutions en cours en matière de conception et de réalisation de bâtiment, ni la formidable capacité d’adaptation intellectuelle et structurelle de toute la chaine de professionnels concernés.

Imprimante 3 D : s’agit-il encore seulement d’imprimantes ?

J’avais déjà consacré un Post en 2015 aux imprimantes 3D et du potentiel de développement qu’elles laissaient entrevoir ( « Imprimantes 3D : innovation de rupture aussi pour la construction ).

Ce secteur évolue à très grande vitesse. On est d’ores et déjà passé à des fabrications de série, comme par exemple pour des lunettes de vue en matière composite ou des petites briques en céramique.

Deux tendances voient le jour : la dimension des objets créés ne cesse d’augmenter. Par ailleurs, on teste tous les jours de nouveaux matériaux. Ainsi, le classique fil plastique fondu est concurrencé par le béton, l’aluminium, l’acier, le cobalt-chrome, le titane, la céramique ou le bois composite. Et ce avec une attention particulière donnée aux matériaux recyclés (granulés de plastique recyclé, sciures de bois avec liants, reconversion de déchets alimentaires, etc.)

Le terme d’imprimante 3D est désormais supplanté par celui de « fabrication additive » qui indique simplement que l’objet est construit par dépôt de matière, couche par couche ou par solidification, sous contrôle d’un ordinateur. En opposition à la fabrication soustractive où l’on enlève de la matière pour atteindre la forme désirée, où l’on « taille dans la masse » et où on perd donc de la matière, cette « fabrication additive » permet non seulement de produire efficacement des composants mais aussi d’en créer en petite série de nouveaux encore plus innovants, qui n’étaient pas réalisables auparavant (par exemple dans l’aérospatial et l’automobile). Ces processus de fabrication additive ne s’apparentent pas tous à de “l’impression”, d’où l’évolution sémantique. De quoi s’agit-il réellement?

Quatre techniques de fabrication additive

- Le Fuse Deposition Modeling (FDM) : C’est la technique des imprimantes maintenant dites “grand public” utilisant des polymères thermoplastiques

- Le Selective Laser Sintering (SLS) : Le frittage sélectif par laser utilise de la poudre fusionnée par l’énergie d’un laser de forte puissance, qui permet des mélanges de plastique ou de nylon avec des fibres de carbone ou de verre pour donner plus de rigidité. On parle d’utiliser cette technique pour la céramique et certains métaux

- La Stéréolithographie qui correspond à la solidification contrôlée d’une matière plastique liquide par un laser.

- Le laminage par dépôt sélectif consiste en une découpe laser de couches successives qui sont ensuite empilées (base de papiers, de plastiques ou même de métaux)

En 2016, à Dubaï, des bureaux ont été construits à partir de coques plastiques de grandes dimensions assemblées sur place (voir lien ci-dessous).

http://www.numerama.com/sciences/173099-dubai-a-construit-premiers-bureaux-impression-3d.html

Aux Etats-Unis, des maisons en béton de 225m² au sol ont été réalisées en 24 heures !

Les architectes et designers au cœur de cette 4ème révolution industrielle

Les architectes ont compris l’intérêt des imprimantes 3D pour la réalisation de leurs maquettes notamment quand celles-ci simulent des bâtiments de forme complexe. C’est donc la fin programmée des maquettes en bois, colle et carton ! Plus généralement, la fabrication additive va devenir un outil incomparable d’assistance à la conception et à la décision au sein des agences d’architecture qui accélérera, tout en la simplifiant, la phase de recherche conceptuelle.

Et que dire de Mathias Bengtsson, ce designer danois qui s’est mis en tête de faire travailler son imprimante 3D sur la base d’un logiciel de simulation de croissance organique intégrant des centaines de paramètres de contrainte de masse, d’énergie, de gravité ou de pression. Il a ainsi produit une table par couches successives de titane fusionné par un faisceau d’électrons selon la technique de l’EBM (Electron Beam Melting) utilisée en aéronautique.

https://www.youtube.com/watch?v=RPYrg0dTmD8

Dans l’industrie, on parle de fabrication « augmentée »

On pourrait croire que la fabrication additive va prendre son essor essentiellement dans la production de pièces et composants à vendre tels quels ou intégrés à des produits de grande diffusion. Les industriels parlent ici d’une fabrication « alternative » qui diversifie et complète les productions classiques de série. C’est déjà le cas dans l’aéronautique. Airbus développe déjà pour son programme A350 des centaines de composants selon cette technologie. PSA réalise déjà des composants ponctuels (poignées intérieures des portes chez Peugeot).

Mais il semble qu’à court terme, l’intérêt se porte sur la réalisation par la méthode additive des outils, notamment des gabarits et des fixations utilisés dans des lignes de production. Des produits que l’ont ne voit pas mais qui sont déterminants pour la fiabilité de ces lignes. Les industriels parlent ici de « fabrication augmentée ». Il est démontré que le remplacement des pièces d’usure souvent chères (petite série) et longues à obtenir (fabrication artisanale) peut être révolutionné par les imprimantes 3D qui en divisent ainsi le coût de manière prodigieuse.

S’il y a un réel avantage économique, c’est que ça va marcher … et ça marche déjà !

Roger Baltus
Ingénieur architecte
Directeur de la communication VMZINC

  Chronique de Roger Baltus