Conseils d’experts : quelle technologie d’impression 3D pour quelle application ?

Vous n’êtes pas sans savoir qu’il existe une variété de procédés de fabrication additive sur le marché et qu’il n’est pas toujours simple de choisir le bon. Quels sont les critères à considérer quand il s’agit d’opter pour du FDM plutôt que pour un procédé résine par exemple ? Le choix de la technologie dépend-il de l’application que l’on cherche à créer ? Du matériau avec lequel on veut fabriquer notre pièce ? Du design de la pièce ? Généralement, avant de se lancer dans l’impression 3D, on a un projet en tête, un cahier des charges plus ou moins précis. À priori, c’est bien celui-ci qui va orienter nos choix, que ce soit le choix du procédé, du matériau, de la méthode de post-traitement, etc. Justement, nous avons demandé des conseils à trois experts du marché afin de savoir s’il existe une technologie d’impression 3D pour une application.

Notre premier expert est Samuel Cabaret Baudron, formateur expert en impression 3D chez Hava3D-Makershop. L’entreprise fournit des solutions d’impression 3D sur trois types de procédés : la photopolymérisation, le frittage de poudre et le dépôt de filament. A ses côtés, Florian Berthelot, co-fondateur de la société F3DF, qui accompagne les entreprises dans l’intégration ou le développement d’outils de conception ou d’impression 3D au sein de leur activité. Enfin, notre dernier expert est Lionel Ridosz, Directeur Fabrication Additive, en charge du développement de l’activité ALM chez Safran Seats.

Les tendances d’adoption du marché

Si les procédés de fabrication additive sont nombreux, on peut toutefois affirmer qu’il existe des tendances d’adoption. En effet, nos experts s’accordent tous à dire que l’impression 3D polymère est aujourd’hui plus démocratisée. Samuel Cabaret précise même : « Il est clair que le FDM s’est davantage démocratisé par rapport aux autres technologies par sa simplicité de mise en œuvre, et du coût de fonctionnement. » Il nuance toutefois ses propos : « Cependant, nous observons actuellement un vif intérêt pour la technologie résine sur le marché. Cela peut s’expliquer par la diversité grandissante des types de résine, entraînant une ouverture des possibilités d’applications associées où seul le FDM pouvait répondre (flexibilité, résistance thermique, rigidité). » On aurait donc d’un côté le dépôt de fil qui reste une technologie très accessible, plutôt facile à prendre en main – surtout si on reste sur des matériaux dits standards comme le PLA. Il sera principalement utilisé dans des phases de prototypage et dans la fabrication d’outils.

De l’autre côté, nous avons les procédés de photopolymérisation – SLA, DLP, etc. qui seront davantage employé pour son niveau de détails. Florian de F3DF ajoute : « La technologie SLA est souvent utilisée pour du prototypage ou des pièces avec des états de surfaces plus exigeants. » Enfin, si on reste sur le polymère, une technologie très en vogue est le frittage de poudre qui, selon Florian, « est utilisé pour sa polyvalence, car il permet d’imprimer de nombreuses pièces très différentes avec de bonnes caractéristiques mécaniques. » Généralement, les utilisateurs du SLS sont à la recherche d’un matériau plus technique, avec un besoin de répétabilité, sur des séries plus ou moins grandes.

Le FDM reste l’un des procédés les plus employés

Si ces trois procédés ressortent du lot, force est de constater que beaucoup d’entreprises adoptent plusieurs technologies simultanément. Florian Berthelot explique : « La frontière entre ces technologies tend à s’estomper, on installe de plus en plus de Lab de fabrication avec un Mix de technologies apportant une grande variété d’applications possibles. » En misant sur plusieurs technologies d’impression 3D, les entreprises et industriels peuvent multiplier le nombre d’applications et proposer un panel encore plus large de prototypes, de pièces finies ou encore d’outillages. Justement, c’est le cas du groupe Safran. Il a ouvert un centre d’expertise et de production dédié à la fabrication additive, polymère et métal. Lionel Ridosz explique : « Nos produits sont variés. Par exemple, un siège est constitué d’une multitude de pièces complexes devant présenter une large diversité de qualités fonctionnelles (sécurité structurelles, mécanismes de mouvements, pièces d’aspect permettant aux compagnies aériennes de se différencier,…). La diversité de ces pièces explique la mise en œuvre d’une diversité de technologies ALM permettant de répondre au mieux aux besoins fonctionnels. » C’est donc pour répondre à la diversité des pièces fabriquées que le groupe a investi dans plusieurs procédés d’impression 3D. Mais justement, quels sont les critères à prendre en compte pour réussir cet investissement et cette intégration ?

Quel procédé d’impression 3D pour quelle application : les critères à prendre en compte

Le point de départ pour réussir à choisir le bon procédé d’impression 3D est sans nul doute de bien qualifier son besoin : il faut être capable de comprendre ce qu’on veut fabriquer c’est-à-dire le volume de la pièce, la fonctionnalité de celle-ci, les contraintes auxquelles elle sera soumise afin de trouver le matériau qui pourra y répondre, etc. Florian Berthelot affirme : « On part souvent d’une problématique terrain, d’un projet identifié, que ce soit pour du prototypage, de l’outillage ou la fabrication de pièces complexes puis on analyse avec lui le cahier des charges, on réalise l’étude de faisabilité pour déterminer la solution de fabrication la plus pertinente. Les critères peuvent être la réduction du délai, l’innovation apportée, l’aspect économique, ou le circuit court par exemple. »

Pour Safran plus particulièrement, les critères orientant le choix d’une technologies sont les propriétés de la pièce, mais aussi le coût associé. Car si la fabrication additive présente de nombreux avantages, des procédés de fabrication soustractive sont parfois plus intéressants et adaptés à l’application désirée. Lionel Ridosz déclare : « Le premier critère reste les propriétés (mécaniques, tenue feu,…) atteignables et qualifiées par cette technologie associée à un matériau donné. Le critère qui arrive juste après est celui du coût de la pièce produite avec ce couple matériau/procédé. Dans ce deuxième critère, on prendra compte de la productivité de la technologie, de la capacité à produire de manière fiable et répétitive des formes complexes, du coût de la matière (Euro/kg). »

L’application finale de la pièce permettra de choisir le bon matériau et donc le procédé associé (crédits photo : Makershop)

Un autre critère qui viendra influencer le choix final d’un utilisateur est la phase de conception. Il faut en effet garder à l’esprit qu’en fonction de la géométrie de la pièce à fabriquer, de son volume, on aura besoin de générer plus ou moins de supports d’impression par exemple ce qui pourra directement impacter la phase de post-traitement et les coûts. Florian de F3DF précise : « Avoir en tête la technologie lors de la phase de conception est primordial. Penser au volume de la pièce en fonction du volume imprimable sur la technologie, avoir en tête la construction couche par couche pour limiter les échecs d’impression dû aux déformations, sont des points d’attentions à garder à l’esprit. De même, l’enjeu de vitesse d’impression ou de diminution des supports va entrer en ligne de compte dans les choix du design. A l’instar des autres procédés de fabrication prendre en compte les design guidelines en amont va permettre une meilleure « fabricabilité ». Je dirai même qu’en déterminant la technologie dans la phase de conception on va gagner du temps, on peut même bénéficier d’une aide du logiciel comme c’est le cas avec le Design Génératif par exemple. »

En gardant la phase de design en tête, l’utilisateur devra également penser à la fonctionnalité de la pièce. A-t-elle besoin d’une certaine résistance aux hautes températures ? Son aspect esthétique est-il important ? Sera-t-elle en contact avec des liquides ? Subira-t-elle un stress quelconque ? Toutes ces réponses vont orienter l’utilisateur vers un matériau et donc vers un procédé. Samuel de Hava3D ajoute : « Par exemple pour de l’impression de pièce de joaillerie (prototypage visuel ou pour production en résine calcinable), l’impression résine sera forcément davantage étudiée par rapport à la technologie FDM ou SLS. A contrario, une pièce de très grande taille sera intéressante pour une impression en dépôt de filament. »

La phase de design est primordiale dans le choix de son procédé (crédits photo : PTC)

Les derniers conseils de nos experts

Samuel de Hava3D recommande : Si vous hésitez à vous lancer dans l’impression 3D, je recommande de débuter avec une imprimante à un prix abordable (moins de 500 euros) qui a été reconnue par la communauté comme incontournable (Elegoo Mars, Ender 3 V2) afin de maitriser les bases de l’impression 3D. Cela vous permettra de limiter la perte si l’impression 3D n’est pas faite pour vous, ou bien d’avoir pris de l’avance en termes de connaissance pure si vous souhaitez vous orienter vers une imprimante plus professionnelle dans un second temps.

Florian Berthelot affirme : Testez ! Partez d’un besoin de pièces en interne aussi bien de prototypage, d’outillage, puis faites un benchmark de technologies. Formez-vous en amont, cela permet de gagner beaucoup de temps dans le processus menant vers l’utilisation d’une technologie aussi bien en sous traitance que dans l’intégration des moyens en interne.

Lionel Ridosz conclut : Pour une société qui débute son évaluation de la fabrication additive, identifiez avant tout un besoin produit. Sur la base de ce besoin, évaluez de façon complètement ouverte tous les couples matériaux/procédés pouvant répondre à ce besoin. Et finalement choisissez le couple matériau procédé correspondant le mieux au besoin produit en fonction de critères de maturité technique et économique.

Et vous, quel procédé d’impression 3D utilisez-vous pour quelle application ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !