La fabrication additive (additive Manufacturing, AM) est sur toutes les lèvres depuis plus de 20 ans et a démontré avec succès sa pertinence dans de nombreux domaines d’application industriels. La fabrication additive n’ouvre pas seulement une nouvelle voie à l’industrie pour fabriquer des composants très complexes, mais elle offre également de nouveaux potentiels d’innovation dans pratiquement tous les secteurs industriels. C’est justement dans ce domaine qu’elle joue un rôle particulièrement important pour l’industrie suisse afin qu’elle puisse fournir les meilleures technologies et solutions dans la concurrence internationale et réagir aux tendances actuelles comme le besoin d’énergie et la durabilité des machines et des produits.
Une expression émergente un peu plus récente est « advanced Manufacturing ». Elle est plus complète et va bien au-delà de la portée de l’additive Manufacturing. Elle fait référence à la combinaison intelligente de processus et de technologies pour pouvoir fournir des solutions encore meilleures en termes de coûts, de productivité et de qualité des produits.
Dans le domaine des métaux, l’advanced Manufacturing est un peu plus répandu que dans le secteur des matières plastiques. Par conséquent, la fabrication additive de composants de grande taille jusqu’à l’échelle métrique au moyen du « Direct Energie Deposition » (DED) devient une véritable tendance. En règle générale, les composants produits dans ce procédé ne répondent pas à toutes les exigences d’exactitude ce pourquoi ils doivent être traités par la suite, soit de manière classique, soit par le procédé DED. Les avantages sont évidents : le fait de faire des concessions au niveau de la précision permet d’atteindre des taux élevés de construction additive, tandis qu’une précision et une qualité élevées des pièces peuvent être obtenues rapidement et à moindre coût grâce à l’usinage conventionnel.
« La flexibilité du procédé augmente l’efficience et la rentabilité, tout en préservant les ressources. »
Depuis 10 ans, prodartis SA est un des prestataires de services AM les plus performants dans le domaine des matières plastiques. Le directeur Ralf Schindler s’exprime sur le potentiel dans ce secteur, les évolutions qui se dessinent et sur la manière dont l’entreprise s’engage dans la durabilité.
Comment évaluez-vous la tendance dans le domaine des métaux ? Faut-il s’attendre à ce que l’advanced Manufacturing fasse également son entrée dans le secteur des matières plastiques ?
Ralf Schindel : Les procédés de traitement des matières plastiques dans un lit pulvérulent - en particulier le Selective Laser Sintering ou la technologie Multi Jet Fusion - permettent de fabriquer plusieurs pièces les unes à côté des autres, les unes sur les autres et même les unes dans les autres, empilées pendant un cycle de processus, quasiment en une nuit. Il est ainsi possible de fabriquer des milliers de pièces sans outillage, de manière très efficace et économique. Il n’est pas non plus nécessaire d’utiliser des structures de support telles qu’on les connaît dans la fabrication additive de pièces métalliques.
Ces avantages très précieux, spécifiques au procédé, nous ont permis de produire aujourd’hui plusieurs dizaines de milliers de pièces de manière additive et économique. De ce fait, le client devra à l’avenir également inclure la technologie SLS ou MJF dans son analyse de la technologie de fabrication.
Ce que l’on oublie souvent, c’est que le processus ne s’arrête pas à l’impression 3D. Et ce, aussi bien pour les métaux que pour les matières plastiques. La qualité n’est pas seulement déterminée par le processus d’impression 3D, mais aussi par tous les processus de finition possibles. Ainsi, les pièces imprimées sont sablées, comprimées, défroissées chimiquement à la vapeur, retravaillées mécaniquement, teintes ou enduites et, pour finir, contrôlées. Le simple fait de parler d’une tolérance de 0,1 mm et plus en fonction des dimensions nominales nécessite, pour de nombreuses exigences en matière de pièces, un réusinage mécanique des surfaces avec moins de marge. La qualité est déterminée par la combinaison de technologies. Et quand ce mix de technologies est numérisé avec le MES adéquat, l’advanced Manufacturing est parfait.
Où prodartis SA se voit-elle sur la voie de l’advanced Manufacturing ? Quelles sont les combinaisons de processus et de technologies qui promettent le plus d’avantages à l’avenir ?
Ralf Schindel : Grâce à notre approche très pragmatique, nous appliquons déjà l’advanced Manufacturing. Lors des demandes de composants, les exigences sont clarifiées de manière très détaillée. Ce n’est qu’avec une compréhension claire du domaine d’application de la pièce demandée que nous pouvons recommander le bon matériau et le procédé approprié. Dans ce contexte, la solution n’est pas toujours additive. Souvent un outil de fraisage conventionnel et, plus souvent encore, la fabrication additive combinée au fraisage constituent la bonne solution. Rarement, mais il est aussi arrivé que nos pièces fabriquées par fabrication additive soient utilisées comme pièce d’insertion et surmoulées.
Avec des technologies et des produits innovants, l’industrie tech peut également répondre à la pression croissante en faveur d’améliorations continues dans le domaine de la durabilité. Que fait prodartis pour augmenter sa propre durabilité ?
Ralf Schindel : prodartis SA est membre de Swiss Triple Impact (STI) et est coachée par STI pour définir et atteindre les Objectifs de Développement Durable (ODD). Depuis avril 2023, nous sommes répertoriés auprès de la STI avec quatre objectifs de durabilité.
En raison de notre consommation élevée de matériaux en poudre due à la charge de travail, une mesure concernant les matériaux a un impact très important. C’est pourquoi nous achetons aujourd’hui un matériau en poudre SLS PA12 qui a été produit uniquement avec de l’énergie durable. Le prix de revient est un peu plus élevé, mais le matériau a une empreinte carbone réduite de près de 50%.
Notre installation spécifique de traitement des eaux usées pour le processus de teinture a permis d’économiser beaucoup d’eaux usées et de réduire fortement les kilomètres de transport pour l’élimination des eaux usées. L’installation est déjà amortie, ce qui confirme que la durabilité peut aussi avoir un sens économique.
L’industrie doit donc réagir en permanence et de manière flexible à l’évolution de conditions générales.L’« advanced Manufacturing » peut apporter certains avantages qui vont bien au-delà des simples questions d’efficacité ou de qualité ?
Ralf Schindel : Qu’il s’agisse de guerre ou de pandémies, les crises comportent des risques de marché tels que la rupture des chaînes d’approvisionnement. Un scénario d’horreur bien connu : le marché d’un produit nouvellement lancé s’effondre et les entrepôts de pièces restent pleins. Les composants sont payés, mais les ventes stagnent.
La flexibilité précieuse de l’advanced (additive) Manufacturing est due au fait que la production se fait sans outils. Pas besoin d’investissements élevés pour les outils, les délais de livraison sont fortement réduits et les composants ne sont commandés et fabriqués que lorsque les chiffres de vente sont concrets et connus - il s’agit de la production à la demande. Et le paiement se fait à la réception - vous payez ce que vous recevez ! Le risque d’investir dans un nouveau marché est ainsi fortement réduit.
Et il faut mentionner le gain en matière de durabilité comme un avantage supplémentaire tout aussi précieux, car les stocks non écoulés appartiennent au passé. De précieuses ressources, des matériaux et de l’énergie sont économisés.
Pensez-vous qu’il faille des outils plus avancés, par exemple un logiciel qui permette d’analyser l’influence de différentes méthodes de fabrication et la combinaison de technologies dès le processus de conception ?
Ralf Schindel : Nous conseillons nos clients sur la méthode de fabrication appropriée de leurs pièces et nous sommes convaincus de bien le faire même sans logiciel. En revanche, un logiciel pourrait aider à la conception des composants. Par exemple, une boucle de conception d’optimisation de la topologie pour chaque composant permettrait de réduire son poids et d’économiser beaucoup de matériaux et donc d’énergie. L’advanced Manufacturing bénéficierait ainsi d’un coup de pouce en matière de durabilité. Il serait très utile que le logiciel puisse également analyser en même temps les économies d’énergie réalisées par le composant optimisé pendant son utilisation et visualiser l’empreinte carbone ou les unités de charge écologique (UCE) avant et après l’optimisation de la topologie.
Avec les économies de ressources évoquées précédemment grâce à la production à la demande et la réduction des stocks qui en découle, ainsi que la possibilité de fabriquer des composants généralement plus légers, nous pourrions bien parler dès à présent de « Sustainable Advanced Manufacturing » !
Réseau Swiss additive Manufacturing Group
Swissmem soutient ses entreprises membres dans les thèmes de la numérisation et de la durabilité et propose également un réseau spécifique avec le Swiss additive Manufacturing Group (SAMG). Celui-ci réunit des entreprises actives dans le domaine de la fabrication additive en tant que développeurs, planificateurs, fabricants, fournisseurs, équipementiers, prestataires de services ou d’ingénierie. Vous trouverez ici plus d’informations sur le secteur industriel. Adriaan Spierings, a.spieringsnoSpam@swissmem.ch, se tient à la disposition des entreprises intéressées.