Fabrication additive : un tour d’horizon pour aider à vous y retrouver (1 de 4)

Note de l’éditeur : demain aura lieu la journée internationale de la femme. Tout au long de la semaine, l’équipe de Substance a décidé de mettre les chercheuses à l’honneur en mettant en avant une sélection d’articles rédigés par des femmes. Nous espérons que notre sélection vous plaira.

Aujourd’hui, nous avons choisi un article rédigé en février 2014 par Sylvie Doré.

Plusieurs se plaisent à dire que la fabrication additive est la base de la prochaine révolution industrielle, libérant les concepteurs des limites de forme imposées par les technologies de fabrication actuelles.

Mais d’où l’idée de fabrication additive pouvait-elle provenir? Selon le musée des brevets de la fabrication additive, le premier brevet accordé pour la fabrication d’un objet couche par couche remonte à 1892. En effet,  le brevet no. US000473901 a été accordé à un certain J.E. Blanther, pour la fabrication de cartes topographiques en relief à partir d’un moule fabriqué à l’aide de plaques de cire découpées selon les contours de cartes topographiques et empilées les unes sur les autres.

À partir de 1976, le dépôt de brevets entourant la fabrication additive s’intensifie. Ce n’est cependant qu’en 1988 que les premières machines permettant de fabriquer un objet par ajout de matière couche par couche ont été vendues commercialement par la compagnie 3D Systems. Charles Hull, inventeur de cette technologie, fonda 3D Systems avec un entrepreneur nommé Raymond S. Freed. Ils ont commercialisé en 1988 la première imprimante 3D appelée « Stereolithography Apparatus » modèle SLA-250.

Depuis 1988,  plus de 40 entreprises, dont plusieurs ont déjà fermé leurs portes ou ont fait l’objet d’acquisition, ont proposé des machines fondées sur différents principes de mise en forme. Chacune s’est évertuée à se distinguer en nommant son procédé et en le désignant à l’aide d’un acronyme :  FDM, SLA, SLS, DMLS, 3DP, DoD… Différents matériaux  (plastiques thermoformables, plastiques thermodurcissables, cire, métaux, sable, céramique, plâtre, amidon, du chocolat et même des cellules vivantes, etc.)  sous  différentes formes (filament, poudre, liquide) sont mis en forme.   Le domaine est également connu sous plusieurs noms : prototypage rapide, fabrication libre, impression 3D, fabrication additive, etc. Les objets créés peuvent servir de prototype conceptuel, de prototype fonctionnel, de pièce finale et à fabriquer de l’outillage. Avec autant d’acronymes, d’appellations et d’usages, il est difficile de s’y retrouver.

Cet article en quatre parties propose de faire un tour d’horizon des technologies en se fondant sur la norme ASTM F2792-12a « Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies ».

Commençons par la façon de désigner le domaine.  Comme le titre de la norme l’indique, l’expression « fabrication additive » est proposée.  L’expression a d’ailleurs été reprise par Terry Wohlers dans le titre de son rapport annuel sur l’état de cette industrie depuis 2010 et par la plus grande communauté de pratique du domaine:« Additive Manufacturing Users Group – UMAG ».  La norme y propose plusieurs synonymes : procédés additifs, technologies additives, fabrication par couche, etc.  La norme reconnaît que l’expression « impression 3D » est souvent considérée comme synonyme particulièrement pour les machines moins coûteuses et de possibilités moindres.  Elle sert également à désigner les procédés où un matériau est déposé grâce à une tête d’imprimante, une buse ou autre technologie d’impression.

La voiture expérimentale Audi RSQ a été construite par prototypage rapide à l’aide de robots industriels. KUKA pour le film « I, Robot » en 2004. Pour plus, d’informations, voir les références 1 et 2.

La norme y classe les différentes technologies en sept catégories.  (La traduction du nom des catégories de l’anglais au français est une proposition de l’auteure). Pour chaque catégorie, vous trouverez une courte explication du principe, la classe de matériaux mis en forme, le nom des principales entreprises vendant des machines et le nom qu’elles ont donné au procédé.  Les catégories sont classées par ordre alphabétique français :

La deuxième partie de cet article présentera les deux premières catégories de cette liste, la troisième partie, les catégories 3 et 4 et la quatrième, les catégories 5, 6 et 7.