IMPRESSION 3D : Alternative crédible à l'injection plastique

La fabrication additive, appelée aussi impression 3D, attire l'attention depuis des décennies, mais elle est maintenant sous le feu des projecteurs des décideurs. Le nombre croissant de fournisseurs et l’évolution des technologies existantes a fait passer l’impression 3D d’une technologie réservée au prototypage à une véritable technique de production. Le succès toujours croissant du salon Formnext qui s’est tenu en novembre dernier en Allemagne avec plus de 850 exposants et 35000 participants (contre 27 000 l’année dernière) en est une illustration. Cette 5ème édition s’est concentrée sur l’industrialisation des technologies de fabrication capables de soutenir des besoins en production finie plus importants notamment au travers de l’automatisation des processus et l’engagement toujours plus important des chimistes (e.g. BASF, Clariant). Tandis que les études récentes révèlent une augmentation significative de l’utilisation de l'impression 3D industrielle à grande échelle. 

Depuis la conception de pièces innovantes, des conceptions qui ne pourraient être fabriquées par aucun des processus traditionnels, jusqu’à la production avancée en série de pièces fonctionnelles, nous assistons donc à une transformation massive de la fabrication telle que nous la connaissons aujourd'hui.

L'impression 3D répond désormais aux exigences des petites et moyennes séries 

La plateforme Fabrication Additive d’Allizé Plasturgie, centre d’expertise dédié aux technologies polymères, intègre la technologie HP Multi Jet Fusion qui permet la production de pièces fonctionnelles, y compris les pièces en couleur. Présentées lors du webinaire organisé par Allizé Plasturgie le 14 janvier 2020 (replay disponible), les gammes HP répondent en effet aux applications plastiques de production en petites/moyennes séries de qualité industrielle mais permettent aussi de réaliser du prototypage fonctionnel. Cette technologie offre une véritable complémentarité voire une alternative au moulage par injection traditionnel pour la production de pièces en plastique à faible volume. 

Depuis son invention il y a près de 150 ans, le moulage par injection a été un pivot du monde de la production industrielle. Cette technique s'est considérablement améliorée au fil des ans mais pourtant, une chose à propos du moulage par injection n'a pas changé : le besoin d'outillage. Bien qu’il ait été simplifié et accéléré, la conception et la fabrication de l’outillage de moules d'injection de plus en plus complexes sont encore mesurées en semaines voire parfois en mois. 

Les économies de coûts et de temps offertes par l'impression 3D peuvent être particulièrement intéressantes par rapport aux techniques de moulage par injection traditionnelles. Cette technologie permet aux conceptions de passer directement, sans outillage, de la CAO à la fabrication, facilite les itérations de design de pièces à la volée, accélère les transitions de production vers de nouvelles conceptions, et fabrique rapidement des pièces trop complexes pour le moulage par injection. 

Sans compter les matériaux utilisés avec la technologie Multi Jet Fusion HP qui permettent de créer des pièces aux propriétés mécaniques, telles que l’isotropie, la solidité, la durabilité, la biocompatibilité, la tenue en température, la résistance chimique et même des propriétés élastomères. 

Mais pour commencer, il nous paraît important de rappeler que les techniques de conception doivent être adaptées à la technique de production utilisée. Vous n’êtes pas sans savoir qu’on ne conçoit pas une pièce à usiner de la même façon que celle qu’on imprimera en 3D : à chaque procédé de fabrication est associé une technique de conception.

L'optimisation des conceptions 3D

En fabrication additive, il existe donc des règles de conception bien spécifiques et des outils numériques qui permettront de créer un design optimisé, prêt à être imprimé en 3D. On regroupe généralement ces méthodes sous le terme de « Design for Additive Manufacturing » (DfAM), méthodes pensées pour optimiser au maximum les performances fonctionnelles de la pièce mais aussi son coût (« Design for Cost »), sa fiabilité, etc. Plusieurs techniques sont aujourd’hui employées, que ce soit la conception générative, l’optimisation topologique ou encore la création de structures lattices.  

HP et Allizé Plasturgie ont proposé une journée complète de workshop « DfAM », le 20 février 2020, à Lyon, afin de découvrir et approfondir ces aspects, et ainsi vous donner les clés pour produire des outils ou des pièces finales de qualité, à coût optimisé, tout en réduisant les délais de mise sur le marché. Cette session spécialement réservée aux adhérents Allizé Plasturgie a offert un panorama complet des technologies d’impression 3D plastique et a permis d'expliquer les différents processus à appréhender, de la préparation des travaux d’impression jusqu’au post-traitement des pièces produites. Des sessions en groupes réduits ont permis de découvrir l’imprimante HP 3D Jet Fusion 580 couleur et de participer et d’échanger autour d’ateliers pratiques.