Basées sur un paradigme totalement différent - addition de matière et non ajout ou déformation -, les techniques d'impression 3D vont bouleverser le métier de constructeur. C'est du moins ce que prédit Éric Boillat, professeur et adjoint scientifique au Laboratoire de gestion et procédés de production, Institut de génie mécanique de l’EPFL.
Les procédés d'impression 3D ou procédés de fabrication additive sont définis par le fait que la pièce est produite en ajoutant de la matière là où il faut. Dans leur version industrielle, ces procédés sont très récents. Les premiers procédés de fabrication dont l'homme s'est servi, comme la fonderie ou le forgeage aux âges de bronze ou de fer, n'étaient pas additifs mais réplicatifs.
L'idée était de façonner l'objet en déformant la matière au moyen d'un outil de forme, comme un moule ou une enclume. Les procédés soustractifs, où on fabrique la pièce par enlèvement de matière, sont apparus plus tard, mais l'homme les utilise intensivement et les maîtrise depuis quelques siècles déjà.
Prototypage
À cette échelle de temps, les procédés additifs, basés sur des premiers brevets déposés il y a moins de quarante ans, semblent à peine sortis de l'œuf. S'ils souffrent encore de défauts dus à leur relative jeunesse, ils vont gagner en maturité et occuper une place importante dans l'organisation de la production industrielle moderne. Le principe d'ajouter de la matière plutôt que l'enlever ou la déformer simplifie la planification des étapes de production tout en augmentant la gamme de géométries fabricables.
À l'origine, les procédés additifs ont été mis au point dans le but de répondre à une problématique industrielle très particulière : la fabrication de prototypes. Ces techniques étaient d'ailleurs appelées « procédés de prototypage rapides » comme pour souligner qu'il n'en sortirait jamais de pièces utilisables de façon sérieuse, souvent à cause de problème de fiabilité et de mauvaise tenue mécanique. Les choses ont changé. Les exemples d'applications de l'impression 3D hors du prototypage sont légion. On peut les grouper en trois catégories essentielles.
Personnalisation
D'abord, les objets avec un haut degré de personnalisation. Viennent ensuite les pièces qui nécessitent des structures internes complexes utilisées dans des domaines pointus de la mécanique. Auparavant, ces objets étaient obtenus par un complexe assemblage d'un grand nombre de pièces individuelles. Aujourd'hui, l'impression 3D en permet une réalisation simple et directe. Le gain en durabilité et en coût est considérable.
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La dernière catégorie est celle des objets optimisés topologiquement, notamment les pièces structurelles utilisées en aéronautique et en aérospatial qui doivent être à la fois légères et résistantes. L'impression 3D qui permet de ne mettre de la matière que là où elle est vraiment nécessaire, à savoir sur les fameuses lignes de force, semble être la solution que l'industrie attendait pour répondre à cette problématique.
Une nécessaire modification de nos habitudes
Les résultats les plus récents de la recherche permettent aux procédés d'impression 3D de gagner en fiabilité et aux pièces qu'ils produisent de présenter des résolutions géométriques et des propriétés mécaniques toujours meilleures. La fabrication additive est en train de trouver sa juste place entre ou, mieux, en complément de ses grandes sœurs, réplicatives ou soustractives. Toutefois, le facteur de progrès le plus important réside dans la modification de nos habitudes de conception et d'utilisation de pièces.
Basées sur un paradigme totalement différent - addition de matière et non ajout ou déformation -, les techniques d'impression 3D vont bouleverser le métier de constructeur. Pour tirer profit de ces technologies, il faudra repenser de fond en comble le programme d'éducation et de formation des jeunes ingénieurs et des techniciens en mécanique.
