Machpro 916-7 15/02/11

Fabrication rapide et prototypage s’imaginent en 3D

La technologie court vite et la fabrication additive se dope à la modélisation pour fabriquer toujours plus vite et plus solidement des prototypes grandeur nature et des produits résistants en petite et moyenne série. La fabrication rapide, c’est aussi de la production de grandes pièces uniques ou en petite série en un temps record, grâce à l’alliance de la machine et de la CFAO. On ne produit pas encore avec une baguette magique, mais c’est tout comme !

Les techniques de fabrication additive, jusqu’alors désignées par l’expression « prototypage ra-pide », champ auquel elles étaient destinées au cours de ces deux dernières décennies, couvrent désormais tout le cycle de vie du produit », souligne l’Association française de prototypage rapide (AFPR). L’association organise annuellement les Assises européennes du prototypage rapide (21, 22 et 23 juin à Ecole Centrale Paris). Les « niches » – de l’objet unique à la production de masse personnalisée – sont en plein boom : la fabrication de masse standard étant partie aux pays du soleil-levant, l’industriel avisé met le paquet sur la technologie dernier cri et le savoir-faire approfondi pour ne pas assister au crépuscule de son entreprise. Par conséquent, nouvelles technologies + nouveaux matériaux + capacités de fabrication en constante augmentation = essor de la fabrication additive, qui englobe en vrac des technologies comme l’impression 3D, la stéréolithographie, la fusion sous faisceau d’électrons (EBM), le moulage par injection de métal (MIM) et commence à s’étendre à certains procédés d’usinage en 5 axes.

La fabrication rapide, dans son principe, s’accompagne en effet de processus numériques qui s’affranchissent des clivages technologiques et mettent tout le monde, progressivement, au diapason. Ainsi le métal peut-il désormais se concevoir à petit prix dans des géométries jusque-là inusitées.

Au service de l’imagination
Pour démontrer tout le potentiel de la fabrication additive, ici par microfusion laser, le fabricant français BV Proto a imaginé un ensemble couteau et fourchette en acier inoxydable 316L, en collaboration avec le laboratoire LERMPS et l’Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Design, aspect brillant, fonctionnalité et solidité sont ainsi obtenus en une opération : l’entreprise a obtenu le trophée de la meilleure pièce aux AEPR 2010. L’industrie du luxe, spectaculaire, n’est évidemment pas la seule concernée : des résultats plus draconiens encore sont demandés dans le médical. Le suédois Arcam a conçu une machine capable d’intégrer des structures facilitant la régénération osseuse dans des implants orthopédiques certifiés CE fabriqués en série, selon la méthode dite « bonne matière ». « Le fabricant de l’implant et les chirurgiens peuvent concevoir un implant avec une structure optimale (topographie, géométrie, taille des cellules) dans un programme de CAO, puis produire les implants par fabrication additive. Cela permet la création d’environnements de surface optimale pour améliorer la croissance des cellules osseuses, ce qui élimine la nécessité d’ajouter une couche poreuse de billes de titane ou d’hydroxyapatite sur la surface de l’implant », expliquent les responsables du projet. Le procédé EBM utilisé consiste à fusionner couche par couche de la poudre métallique selon la géométrie exacte définie par le modèle CAO, en 3D. Il peut fabriquer des pièces poreuses et de géométries 3D complexes non réalisables par usinage. Tout l’art de cette technologie est de fournir en permanence l’énergie exactement nécessaire au point de fusion pour obtenir le rendu matière désiré. Ce constructeur produit des machines d’EBM mono et multifaisceaux.

Le marché qui vaudrait un milliard
Abe Reichental, président et CEO de 3D Systems, déclarait pour Euromold prévoir un marché potentiel de plus d’un milliard d’Euro d’ici 3 à 5 ans. Son entreprise, qui se targue de démocratiser l’impression 3D à coup de machines abordables financièrement fournit des solutions de stéréolithographie, de frittage sélectif par laser et de fonderie sous vide en surpression. L’imprimante 3D de production ProJet™ 6000, qui arrive sur
le marché en ce moment, est présentée comme un « crossover » : cette machine croise les techniques d’impression 3D et stéréolithographie SLA® – précision géométrique, résultat technique et rapidité de production sont ainsi réunis. De son côté, Bestinclass exploite le procédé d’hyper-finition de surface MMP (Micro Machining Process) pour la finition des pièces MIM. Ce procédé consiste « en un micro-usinage obtenu par une formulation spécifique d’agrégats mis au contact de la pièce à traiter selon une méthode mécanico-physico-chimique », comme l’explique Frédéric Bajard, directeur du département technique de la société. Il obtient un état de surface et une rugosité selon des caractéristiques physiques très précises. Il est notamment capable de réaliser un poli miroir sur toutes les surfaces complexes, même si la pièce est fragile. Son autre avantage réside dans la reproductibilité à l’identique de l’état de surface d’une pièce à l’autre.

Fabrication nouvelle vague
Pour autant, l’usinage n’a pas l’intention de s’en laisser compter. L’on voit donc poindre de plus en plus souvent une association 5 axes / CFAO du plus bel effet sur la complexité, la flexibilité et la rapidité de fabrication, pour l’instant destinée aux grandes pièces composites qui tendent à remplacer les lourdes structures métalliques. Pour exemple, le constructeur de bateaux allemand Knierim, qui a associé le savoir-modéliser du logiciel WorkNC de Sescoi aux capacités de coupe de ses machines CMS pour usiner entre autres des structures de bateaux de luxe de 30 mètres de long. Les partenaires ont ainsi réalisé les moules de la coque et du pont du catamaran PlanetSolar. Ce bateau de 31 m de long et 15 m de large avance à l’énergie solaire grâce à 536 m2 de panneaux photovoltaïques. Parti de Monaco le 27 septembre 2010, il commençait son parcours dans le Pacifique à l’heure où nous écrivions ces lignes. Une jolie illustration d’une bonne manière de garder son entreprise à flot !