Conseils d’experts : comment adopter la fabrication additive grand format ?

L’une des composantes clés de l’imprimante 3D est son plateau d’impression qui conditionne en partie le volume de la pièce finale. Il est aujourd’hui possible de créer de grandes structures en assemblant plusieurs pièces entre elles, ou alors d’investir dans une plus grande machine possédant un large plateau de construction. Certaines imprimantes 3D proposent aujourd’hui des volumes de 1 m³, permettant alors à l’utilisateur de repousser les limites et contraintes d’une plus petite machine. Le plus souvent, elles reposent sur la technologie de dépôt de matière fondue, souvent plus faciles à installer, manipuler et accessibles. Il existe toutefois d’autres méthodes d’impression qui permettent de créer de larges structures – on pense par exemple à l’imprimante 3D métal Concept Laser X Line 2000R dont le volume d’impression est de 800x400x500 mm ce qui est impressionnant pour ce type de solution. Si la fabrication additive grand format se développe de plus en plus, il serait intéressant d’en connaître ses spécificités : implique-t-elle les mêmes exigences qu’une imprimante « classique » ? Quels sont ses avantages et ses défis ? Quels types d’applications peut-on créer ? Nous avons demandé l’avis et les conseils de trois experts pour nous éclairer !

Guillaume Coudreuse est Responsable Marketing chez Neofab, une des entités du groupe HAVA 3D, distributeur de solutions industrielles comme BigRep, Dynamical Tools, Roboze ou Markforged. A ses côtés, Pierre-John Bernard qui est Superviseur d’atelier montage prototype chez Volvo Construction Equipement. Il est chargé de gérer les équipes qui réalisent la partie assemblage des prototypes. Enfin, Armelle Le Corre, fondatrice du service d’impression 3D C3D depuis 2017. L’entreprise est spécialisée aujourd’hui dans la réalisation de pièces grand format imprimées en 3D.

Les technologies & matériaux d’impression 3D grand format : le FDM domine

Aujourd’hui, la plupart des imprimantes 3D qui proposent un large volume de construction sont des machines à dépôt de matière fondue. Guillaume nous précisait que d’autres technologies comme la stéréolithographie ou le Multi Jet Fusion sont disponibles mais « il s’agit de technologies plus chères et plus lourdes à installer. » On peut aussi citer un acteur comme Massivit, réputé pour ses larges pièces conçues pour la communication visuelle. Si on se concentre sur le dépôt de matière fondue, force est de constater que l’un des pionniers du secteur est le fabricant allemand BigRep qui a développé des machines dont le volume d’impression peut atteindre les 1 m³. Elles sont compatibles avec une grande variété de matériaux, du PLA au Pro Flex en passant par du PETG – Pierre-John conseille toutefois d’utiliser le PLA tandis qu’Armelle explique que « Le PETG et le Pro HT sont intéressants pour l’industrie de part leur résistance. »

L’utilisation de matériaux hautes performances est plus compliquée quand on parle d’impression 3D grand format. Guillaume nous confiait : « Il est très difficile de maintenir le filament dans des conditions d’impression idéale, de répartir de façon homogène la chaleur dans l’enceinte d’impression et d’éviter la déformation du PEEK pendant l’impression. Plus le volume d’impression est important, plus ces éléments sont compliqués à gérer. Actuellement nous travaillons avec Roboze qui propose la ARGO 500, c’est la solution idéale pour imprimer des matériaux hautes températures avec un volume de 500x500x500. » Il faudrait donc passer par des étapes d’assemblage si on veut créer une pièce grand format avec un thermoplastique hautes performances.

Pièce de moto imprimée en 3D sur une imprimante 3D BigRep

Les types d’applications de la fabrication additive grand format

L’impression 3D grand format touche de nombreux secteurs : Armelle explique que ces clients viennent de l’agencement et du design, de l’art, ou encore de l’industrie, que ce soit pour produire des prototypes, des outils ou même des pièces finies comme des luminaires, des pieds de table, des capots de voiture, etc. En réalité, la fabrication additive grand format n’est pas tellement différente de l’impression 3D telle que nous la connaissons en termes d’applications possibles. On observe en effet qu’elle est aussi bien employée dans des phases de prototypage rapide que pour de la production de grands objets finis. Typiquement, Volvo Construction Equipement en a eu besoin pour valider plus rapidement ses concepts afin de créer des moules et des matrices. Pierre-John déclare : « L’objectif était d’éviter les itérations, donc les délais et finalement les coûts de reprise éventuelles. Aujourd’hui, nous réalisons diverses pièces comme des moteurs électriques, des brides d’équipements, des habillages intérieurs de cabines, des durites, les possibilités sont multiples. »

C3D répond à la demande de nombreux secteurs d’activités aujourd’hui (crédits photo : C3D)

La seule différence réside finalement dans la taille du plateau. Guillaume explique que « Le plateau d’impression conséquent permet d’imprimer des pièces en série et de passer en mode production. » Une machine de 1m3 pourra ainsi fabriquer des centaines de plus petites pièces en une fois, augmentant alors la productivité finale puisque l’utilisateur n’a plus besoin de changer le plateau et de relancer la machine.

Quels sont les défis liés à l’impression 3D grand format ?

Même si la technologie reste la même, la fabrication additive XXL nécessite toutefois certaines précautions. Nos experts s’accordent à dire que la préparation du modèle et des fichiers 3D doit être particulièrement soignée. Pierre-John déclare : « On a un compromis différent à trouver entre la taille, donc le temps d’impression et la qualité. Il est important de maitriser davantage la préparation car l’erreur peut vite se payer en jours. » En effet, l’impression d’une pièce d’un mètre cube va prendre quelques jours – s’il existe un défaut dans notre fichier, on sera contraint de recommencer le processus d’impression. Armelle complète : « Il faut s’assurer que les modèles et les fichiers stl sont parfaits. C’est important pour éviter les défauts et les décalages. Il est également important de bien faire les validations des paramètres pour les filaments (traction du fil, distance de la buse, flux de matière, épaisseur de couche, température). Enfin, les supports sont très importants pour avoir une pièce stable sur le lit. La machine doit à mon avis être choisie avec soin, car la mécanique doit être précise. »

Des composants électroniques imprimés en 3D par Volvo (crédits photo : Volvo Construction Equipement)

Finalement, c’est bien la durée d’impression qui constitue le point d’attention le plus important dans l’impression 3D grand format. C’est pour cela que Guillaume conseille de bien se former à l’utilisation d’une machine et d’en comprendre toutes ses spécificités : « Je conseille de se faire former rapidement sur l’utilisation de l’imprimante afin de gagner en efficacité. Avec ce genre d’imprimante vous imprimez des pièces 3 à 4 fois plus grosses que ce que vous avez l’habitude d’imprimer, la courbe d’apprentissage est donc plus longue et coûteuse. C’est pourquoi je conseille de se faire former. Avant d’investir, il est également conseillé de réaliser un minimum de simulations logicielles afin d’estimer avec précision les coûts et durées d’impression qui seront plus importants que ce que vous avez l’habitude de voir. » N’oubliez pas non plus de vérifier la largeur de vos portes avant d’installer votre machine !

Nos experts émettent aussi un point d’alerte quand au post-traitement des pièces grand format, notamment en ce qui concerne l’état de surface. Armelle précise : « Le sujet du traitement de surface est toujours un thème important. Quand l’impression est parfaite, la surface non traitée est parfois acceptée par le client. Dans les autres cas, le ponçage s’avère nécessaire. » Les techniques de post-traitement restent nombreuses, même en impression 3D grand format – c’est pourquoi Guillaume vous conseille de prendre le temps de consulter un guide de post-traitement sur l’impression 3D grand format qui vient comparer les différentes méthodes sur des critères de faisabilité et d’efficacité. Retrouvez plus d’informations sur les imprimantes 3D grand format sur le site de Neofab.

Une jante imprimée en 3D en une seule fois

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