Fabrication additive métallique : Avantages et inconvénients

En ce qui concerne le milieu industriel, les avancées technologiques ne cessent de nous éblouir. Aujourd’hui, il est possible d’imprimer des objets comme on le fait sur du papier. La fabrication additive, communément désignée sous le terme d’impression 3D, est une révolution industrielle, en particulier l’impression 3D métal.

Le fonctionnement de l’impression 3D métallique

Le principe de la fabrication additive métallique reste le même que celui de l’impression 3D. Les pièces sont conçues sur ordinateur, puis le logiciel divise le modèle numérique en tranche. L’information est transmise à l’imprimante qui va matérialiser l’objet en 3D en superposant de la matière couche par couche.

Néanmoins, la technologie de fabrication peut différer selon l’appareil. Il y a :

• Le frittage laser direct de métal ou DMLS (Direct Métal Laser Sintering). Les particules de poudre de métal sont frittéescouche par couche à très haute température.
• La fusion sélective par laser ou SLM (Selective Laser Melting). Par cette méthode, les particules de métal sont fondues pour permettre leur fusion, puis elles subissent un frittage pour solidifier l’ensemble.

Pour les deux techniques précédentes, la source de chaleur est représentée par un faisceau d’électrons (laser).

• Le jet ou projection de liant ou binder jetting qui, comme son nom l’indique, colle les particules métalliques entre elles par pulvérisation d’un agent liant. La pièce subit par la suite un traitement thermique pour obtenir la pièce finale.

• L’extrusion de métal repose sur le même procédé que le FDM. Cependant, le filament de polymère est chargé en poudre métallique.

Quelles applications existe-t-il pour l’impression 3D métal ?

Les modèles fabriqués par DMLS et SLM (regroupés sous le nom de fusion sur lit de poudre) sont généralement fonctionnels, plus résistants à la chaleur, plus solides et plus durables. Ils n’ont rien à envier aux pièces en métal coulé car au contraire, ils sont plus denses. Généralement, ces techniques sont utilisées par les industries aéronautiques, aérospatiales et automobiles. Ces dernières sont poussées par la recherche de pièces plus légères, mais en même temps plus résistantes pour leurs appareils.

L’impression 3D métallique a également fait son entrée dans le domaine de la santé. Elle permet de fabriquer des équipements médicaux répondant aux normes internationales. Le procédé DMLS est prisé particulièrement pour imprimer des implants et des prothèses en titane. Ces pièces peuvent ainsi être personnalisées pour correspondre parfaitement à l’anatomie d’un patient.

L’impression 3D métal par jet de liant, quant à elle, produit des pièces ayant des propriétés mécaniques plus faibles. Elle est plus appliquée dans la joaillerie et dans la décoration d’intérieur. Toutefois, il est possible d’augmenter la résistance des pièces par infiltration, ainsi que leur solidité.

Les avantages et les limites de l’impression 3D métal

Le premier gros avantage de la fabrication additive métallique réside sûrement dans la rapidité de la conception des pièces. Contrairement à l’usinage traditionnel, l’impression 3D peut réaliser un ouvrage en quelques heures. D’ailleurs, le prototypage rapide a été la première application de la technologie. Cela permet de vérifier si un modèle présente des défauts avant sa production en masse.

L’impression 3D métal est tout aussi flexible, voire plus que les autres procédés de fabrication soustractive. Des objets aux configurations très complexes peuvent être facilement matérialisés avec une grande précision sans outillage spécifique et dans certains cas, sans support. L’impression 3D métal nécessite également peu de main-d’œuvre. Il ne faut qu’une personne pour être aux commandes de la machine.

En somme, l’impression 3D consomme moins d’énergie tout en améliorant la chaîne de production. Néanmoins, le coût de la fabrication reste cher. De plus, la méthode ne permet pas encore de passer à la production à grande échelle car même pour une production plus volumineuse, le prix unitaire d’une pièce ne changera pas. D’un autre côté, les pièces qui sortent de l’imprimante doivent encore subir un post-traitement avant d’être fonctionnelles. Il pourrait s’agir d’un traitement thermique, d’un polissage ou d’une usinage.