10 raisons pour lesquelles l’impression 3D est dite plus durable
La fabrication additive est souvent considérée comme une alternative plus écologique aux méthodes de fabrication traditionnelles et à la production de masse, qui génère des émissions élevées. Cela s’explique notamment par le fait que l’impression 3D n’ajoute des matériaux qu’aux endroits où ils sont réellement nécessaires, ce qui permet de réduire les déchets. Bien que les avantages de l’impression 3D en termes de durabilité dépendent du procédé, des matériaux et des composants utilisés, elle offre de nombreuses possibilités de rendre l’industrie plus durable et plus respectueuse de nos ressources. Les objectifs de développement durable des Nations unies incitent également l’industrie à poursuivre des stratégies plus écologiques, telles que des mesures de protection du climat ou des modèles de consommation et de production plus durables. Dans cet article, nous vous présentons dix raisons pour lesquelles l’impression 3D est considérée comme plus durable et le potentiel de cette technologie de fabrication pour un avenir plus respectueux de l’environnement.
#1 : Réduction des déchets et des matériaux
Par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, l’impression 3D présente des avantages en termes de réduction des déchets. En général, les procédés soustractifs tels que le tournage, le perçage ou le fraisage génèrent plus de déchets de matériaux, par exemple sous forme de copeaux. Ce problème ne se pose pas avec l’impression 3D, car le matériau est directement utilisé pour la construction de l’objet couche par couche. La production de déchets varie en fonction de la technologie, car les procédés d’impression de poudre et résine génèrent plus de déchets que les autres technologies d’impression 3D en raison de la nécessité de structures de support ou de l’excédent de poudre qui ne peut pas être entièrement réutilisé. Grâce à une planification précise des matériaux nécessaires, les fonctions logicielles peuvent optimiser le modèle 3D afin de minimiser l’utilisation de matériaux. Cela permet d’utiliser plus efficacement les ressources et de réduire la consommation d’énergie et les émissions de la machine.
L’impression 3D consiste à imprimer directement sur le plateau, ce qui minimise le gaspillage de matériaux. (crédits photo : Devrimb)
#2 : Production locale
Traditionnellement, de nombreux produits proviennent de sites éloignés, ce qui entraîne une dépendance globale et des chaînes d’approvisionnement qui pèsent sur notre économie et notre environnement locaux. Cependant, grâce à l’impression 3D locale, les entreprises peuvent fabriquer leurs produits directement au sein de la communauté, sans dépendre d’un approvisionnement externe, ce qui permet de réduire les émissions de CO2. Cela permet également d’éviter l’utilisation d’emballages qui sont normalement utilisés pour le transport des pièces.
#3 : Fabrication à la demande
La production à la demande est également liée à la production locale. Les entreprises peuvent fabriquer des produits à la demande et de manière flexible, ce qui réduit considérablement la surproduction et le besoin de stocks. Les pièces de rechange ne sont plus stockées mais bien fabriquées quand nécessaires. La flexibilité de la fabrication additive permet d’offrir des produits sur mesure qui correspondent aux besoins individuels des clients, assurant ainsi une fabrication à la demande, ce qui pourrait conduire à l’avenir à une réduction des processus industriels.
C’est surtout sur les chantiers que l’impression 3D est utilisée sur place, ce qui rend la construction plus durable. (crédits photo : Heidelberg Materials)
#4 : Prolonger la durée de vie par la réparation
La possibilité de réutiliser des composants grâce à l’impression 3D favorise également l’économie circulaire. Dans l’industrie, le procédé DED (Direct Energy Deposition) est souvent utilisé pour réparer les composants endommagés en appliquant du matériau couche par couche sur les composants existants au lieu de les refaire entièrement. Ce procédé réduit le besoin de nouvelles matières premières et prolonge la durée de vie des composants. Presque tous les métaux soudables peuvent être utilisés à cet effet, ce qui augmente la flexibilité et l’efficacité du processus de réparation.
#5 : Recyclage et upcycling
Les impressions ratées, les projets d’impression défectueux ou qui ne sont plus nécessaires peuvent potentiellement être fondus et réutilisés pour la fabrication de nouveaux produits. Les matériaux thermoplastiques tels que l’ABS, le PETG ou le PLA offrent ces possibilités de recyclage, dans les bonnes conditions industrielles. Cependant, cette pratique est encore assez rare. Dans le cadre de l’upcycling de produits usagés, la technologie est utile en associant des déchets à des pièces imprimées en 3D et en créant des pièces uniques innovantes. Malgré les avantages mentionnés, le recyclage des matériaux représente également un défi, car la qualité du matériau doit être suffisamment élevée pour pouvoir être réutilisée dans un processus d’impression. On peut également évoquer le procédé Multi Jet Fusion qui permet une approche durable grâce à son taux de réutilisation de la poudre pouvant atteindre 80 %.
Le projet Print your City transforme les déchets plastiques en meubles grâce à l’impression 3D. (crédits photo : Print your City)
#6 : Matériaux respectueux de l’environnement
L’impression 3D propose désormais de nombreux matériaux durables, recyclables ou biosourcés. Outre les métaux et les plastiques traditionnels, on utilise de plus en plus de nouveaux matériaux qui peuvent réduire l’empreinte écologique. Citons par exemple les matériaux biodégradables tels que les filaments à base d’amidon de maïs, de marc de café, de canne à sucre ou de déchets de blé, qui peuvent être éliminés de manière plus écologique. Le PLA, obtenu à partir de matières premières naturelles comme le maïs, est particulièrement connu. En ajoutant des sous-produits, le filament peut être presque à 100 % biosourcé. Dans les installations de compostage industrielles, le PLA est en outre biodégradable. Les plastiques non fossiles tels que le PET ou le PHA issus de matières premières renouvelables, ainsi que les filaments recyclés en ABS et PET, soutiennent également l’économie circulaire. La durabilité de tous ces matériaux dépend toutefois de différents facteurs, notamment la source des matières premières, la compatibilité avec les écosystèmes, les voies de transport et la capacité de recyclage. La recherche, l’expérimentation et l’amélioration continues des matériaux existants pourraient permettre de réduire l’impact environnemental à l’avenir.
#7 : Production économe en énergie
En combinant plusieurs fonctions dans un seul cycle de production, l’impression 3D offre des possibilités d’économie d’énergie. L’un des principaux avantages réside dans l’efficacité énergétique du produit final. Dans le secteur de l’aéronautique, la réduction du poids des composants imprimés en 3D entraîne une diminution de la consommation de carburant et des émissions par rapport aux pièces fabriquées de manière traditionnelle. Grâce à l’utilisation de moins de matériaux de remplissage et à une utilisation plus efficace des matériaux, l’impression 3D permet une production plus rapide avec une consommation d’énergie réduite. En outre, il est possible d’utiliser des filaments spéciaux qui ont un point de fusion plus bas ou un plateau d’impression isolé avec de l’aérogel, qui peut maintenir des températures jusqu’à 60°C presque sans consommation d’énergie supplémentaire. D’autres mesures peuvent être prises, comme l’isolation de la tête d’impression avec du silicone ou de la laine de roche, ce qui réduit les pertes de chaleur, ou la construction d’un caisson autour de l’imprimante afin d’éviter les pertes de température.
Grâce au logiciel, vous pouvez optimiser votre conception afin d’économiser du matériau. (crédits photo : Solid Edge)
#8 : Conception optimisée grâce au logiciel
L’utilisation de logiciels de modélisation 3D permet d’optimiser efficacement la conception, ce qui réduit la consommation de matériaux et le temps d’impression. Les simulations virtuelles aident à éliminer les détails et les supports inutiles, et certains logiciels offrent des outils de détection précoce des erreurs et d’analyse des défauts pendant la conception CAO. Les solutions logicielles permettent de tester numériquement les modèles, ce qui permet d’économiser du matériau et de l’énergie en imprimant des tests inutiles. De même, le transfert numérique des conceptions CAO réduit le besoin de sites de fabrication, diminue les frais de transport et les émissions. De plus, la fabrication d’ensembles complexes sous forme de composants monoblocs réduit la consommation de matériaux et d’énergie. Actuellement, on travaille sur de nouveaux procédés qui devraient permettre de détecter et de corriger les erreurs d’impression en temps réel grâce à l’intelligence artificielle.
#9 : Projets pour la protection de l’environnement
L’impression 3D n’offre pas seulement le potentiel d’une production plus respectueuse de l’environnement, elle s’engage aussi efficacement pour la préservation des espèces et de notre environnement. La technologie est par exemple utilisée pour reproduire la nature et imprimer des coraux, des nids, des récifs ou des ruches, offrant ainsi aux animaux qui ont perdu leur abri en raison du changement climatique un habitat artificiel qui reste identique à leur habitat naturel. En outre, plusieurs entreprises s’engagent dans des projets de préservation de l’océan ou de production de viande alternative. Cela permet non seulement de protéger les animaux, mais aussi de réduire les émissions de CO2, car la consommation d’une viande de bœuf génère jusqu’à 12 kg de CO2. Ainsi, plusieurs entreprises utilisent la fabrication additive pour produire de la viande végétale, ce qui promet un impact environnemental réduit de 95% par rapport à la production de viande traditionnelle.
Des plongeurs amènent un récif imprimé en 3D au fond de la mer. (crédits photo : xtreee.com / Greg Lecoeur)
#10 : Recherche et innovation
Dernier point, et non des moindres, le seuil de prototypage et d’expérimentation en matière d’impression 3D est très bas. Cela permet aux entreprises et aux innovateurs de mettre rapidement en œuvre de nouvelles idées et de développer des solutions durables. Grâce à cette flexibilité, des améliorations de produits et de technologies voient constamment le jour, notamment en ce qui concerne la protection de l’environnement. De nombreuses entreprises et startups se consacrent activement au développement de la fabrication additive afin de la rendre plus efficace et encore plus respectueuse de l’environnement. Cette force d’innovation ouvre de nouvelles possibilités pour les applications créatives et les processus industriels et permet à l’impression 3D d’être optimisée en permanence en termes de durabilité.
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