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dimanche, juin 26, 2022

[Pollutec] Quelles conomies de matire avec la fabrication additive ?

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En voie d’industrialisation, la fabrication additive ou impression 3D est source de relles conomies de matire. Mais peut-tre pas l o on pourrait le plus les attendre…

En supprimant le recours un moule ou l’usinage des pices, d’une part, en favorisant leur allgement par des structures lattice (nid-d’abeilles) ou en treillis, d’autre part, la fabrication additive est sense offrir aux industriels d’intressantes opportunits d’conomies de matire. Moins 25 % en poids pour des injecteurs de carburant de General Electric destins Safran, moins 40 % pour un support d’antenne du satellite Sentinel, fabriqu par le fournisseur de solutions en fabrication additive Eos, moins 75 % de matire pour une charnire de A320 elle aussi produite par Eos

Les chiffres annoncs par certains acteurs du secteur en attestent, mais la ralit s’avre plus nuance pour l’enseignant-chercheur l’Ensta-Paris Fabien Szmytka :  Sur le papier, le constat est formidable. Mais les tudes dans ce domaine sont incompltes. Elles se concentrent sur la mise en forme sans prendre en compte l’ensemble du cycle de vie, notamment la production des matriaux, poudre mtallique, filaments de plastique ou granuls de polymres, et leur traitement en post-production.  Des tapes qui, selon une tude de l’Ademe publie en 2017, devraient faire l’objet d’une  attention particulire .

Encore des pertes

En ce qui concerne l’tape de production des pices, les gains de matire dpendent par ailleurs du matriau choisi. S’il s’agit de polymres, l’impression 3D ne produit, en effet, pas de dchet.  Mais des progrs consquents ont dj t raliss avec les procds de moulage classiques. L’conomie n’a donc rien d’extraordinaire , souligne Fabien Szmytka. Les choses se compliquent un peu avec la poudre de mtal. Cette fabrication couche par couche vite bien les pertes lies l’usinage ou au parachvement. En revanche, la matire inutilise lors de la fabrication sur lit de poudre voit ses proprits se dgrader lors de son recyclage et ne peut tre rutilise, en mlange avec de la poudre neuve, que trois cinq fois.

Pour chaque pice ralise, la dperdition s’lverait ainsi 20 % de son volume environ. Le gaspillage est encore plus important quand cette poudre s’utilise sous forme de projection. Une majeure partie,entre 50 et 65 %, se dpose ct et s’oxyde en contact avec l’air. Une fois rcupre, elle ne peut plus tre affecte qu’ des pices de test ou plus faible valeur ajoute. En ralit, pour le moment, le gain de matire se situe ailleurs. Tout d’abord, dans la possibilit d’utiliser de la matire recycle pour laborer les polymres. C’est le cas d’Armor 3D, qui commercialise plusieurs fils d’imprimante partir de sources inexploites jusque-l, de dchets post-industriels tels que les bobines notamment.

Mais plus de durabilit

Mais le grand avantage de la fabrication additive rside surtout dans l’allongement de la dure de vie des objets et des appareils. Cette longvit peut rsulter de la capacit de l’impression 3D fabriquer des produits plus rsistants. Les injecteurs de carburant ainsi conus pour Safran bnficieraient d’une dure de vie multiplie par cinq. Cette qualit trouve aussi sa source dans la possibilit de crer des pices de rechange, la demande, sur place ou non, pour la rparation ou la maintenance.

 

Les tudes ne prennent pas en compte l’ensemble du cycle de vie.
 

Fabien Szmytka, Ensta-Paris

 

Une aubaine pour des entreprises comme la SNCF qui s’appuient sur du matriel roulant amortissable trs long terme et qui, parfois, ne trouvent mme plus de pices de rechange sur le march.  Mais de plus en plus d’entreprises de l’quipement de l’habitat ou de l’lectromnager, comme Seb, intgrent la dmontabilit de leurs produits dans leurs process, ds la conception, pour favoriser ce remplacement des pices, prcise Amlie Vaz, responsable des tudes et de la prospective l’Institut national de l’conomie circulaire.Cela va de pair avec les changements de pratique en termes de consommation ou d’achats publics, la loi Antigaspillage pour une conomie circulaire et le dveloppement des fab labs. 

Et plus de rparabilit

Cette technique sur mesure facilite aussi la rparation des objets, par le dpt de matire sur une zone fissure par exemple, ou grce l’utilisation de matriaux autorparants qui ne pourraient tre slectionns autrement, parce que la temprature de fusion diffre d’une matire l’autre ou que certaines zones ne sont accessibles qu’aux robots. la cl : des objets quasi neufs aux qualits optimales presque sans dpense de matire premire.  Ici, les gains sont gigantesques, constate Fabien Szmytka. Les acteurs de l’nergie, qui utilisent des pices de grande taille, et ceux de l’aronautique, qui ont de toutes petites sries, apprcient.  Autre atout de la cration de pices la demande et de la rparation : elles limitent le stockage.  C’est autant de matire premire non mobilise et d’espace libr pour d’autres fonctions , met en avant Amlie Vaz. C’est aussi moins d’emballages et de transports La fabrication additive ne s’applique pas encore tous les matriaux, toutes les tailles de pices ou tous les secteurs. Les temps de fabrication restent contraignants et la fin de vie des objets est mal prise en compte. Mais les progrs technologiques, dops par l’intelligence artificielle et la croissance du march, devraient faciliter l’amlioration rapide de ses performances. En 2019, l’institut Xerfi prvoyait une croissance de 20 % du chiffre d’affaires de ce secteur au plan mondial.

Nadia Gorbatko

Note Ademe: Encourager la rparation via l’utilisation de l’impression 3D et des espaces de fabrication numriques tat des lieux et pistes d’actions, juin 2017.

Article publi le 12 octobre 2021

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