Dans notre série STEIN “Saisir les opportunités”, nous partageons nos connaissances sur les approches que les entreprises peuvent utiliser pour réussir à long terme. La fabrication additive, également appelée “impression 3D”, fait partie des technologies clés 4.0 : Où en est cette technique ? Comment peut-elle être utilisée dans les entreprises de transformation de la pierre et quelles sont ses limites ?
Avec une qualité d’impression toujours meilleure et des prix en baisse, la fabrication additive (également appelée fabrication générative, prototypage rapide ou impression 3D) s’établit de plus en plus dans l’artisanat créatif. Dans certaines entreprises de transformation de la pierre naturelle, les imprimantes 3D produisent déjà des modèles, des gabarits, des échantillons ou des prototypes, des pièces uniques ou des petites séries. Que peuvent faire les imprimantes 3D entre-temps, quels sont les procédés, les possibilités et les limites et quand les prestataires de services d’impression 3D sont-ils une alternative ?
Contrairement à la fabrication conventionnelle, les procédés de fabrication additive permettent de construire des objets couche par couche à l’aide de processus chimiques et/ou physiques à partir d’un matériau de départ liquide, en poudre ou solide en plastique, en résine synthétique, en céramique, en métal ou en de nombreux autres matériaux, et non pas en déformant, en séparant ou en usinant une pièce. Il est possible de fabriquer en une seule opération des objets de différents matériaux ou couleurs ainsi que des modèles fonctionnels mobiles. Les objets peuvent également être transparents ou élastiques. La qualité de fabrication dépend de la précision et de l’état de surface, qui dépendent à leur tour de la résolution d’impression tridimensionnelle dans les directions X, Y et surtout Z (épaisseur de la couche) de l’appareil de sortie.
Les données du modèle sont généralement générées par des programmes de CAO, de modélisation, parfois aussi par des scanners 3D. Presque tout est imprimable : Des structures en plastique et en métal ainsi que des constructions filigranes ou des éléments massifs en pierre ou en béton – avec ou sans armature en fer, en fibre de verre ou en textile, avec ou sans ajout de matériaux recyclés. Des composants mécaniques ou électriques, des implants médicaux, des chaussures, des vêtements, des bijoux ou des instruments de musique jouables sont désormais imprimés, tout comme des aliments ou des maisons habitables.
Les objets imprimés en 3D peuvent être conçus individuellement, modifiés et imprimés immédiatement. Ils sont reproductibles plusieurs fois et, en petites séries jusqu’à un certain nombre de pièces, ils sont plus économiques que les produits fabriqués de manière conventionnelle. Cela est particulièrement vrai pour les objets complexes, car la rentabilité de la fabrication additive augmente avec la complexité de la géométrie de l’objet. L’impression 3D est également plus durable, car elle ne consomme que le matériau nécessaire à l’impression, qui n’est toutefois pas toujours respectueux de l’environnement.
La fabrication additive offre une liberté de conception et de construction quasi illimitée : Ainsi, il est possible de réaliser des objets avec des contre-dépouilles, des espaces creux, etc. qui ne peuvent pas être fabriqués avec les méthodes conventionnelles ou seulement de manière très complexe. Les pièces peuvent alors être dotées partiellement de certaines propriétés mécaniques ou thermiques, afin que les forces et les tensions soient dissipées de manière optimale. Les limites de la fabrication additive sont les temps de production, qui ne peuvent pas suivre la production de masse. Les coûts d’impression sont également élevés. Certes, les prix baissent actuellement, en particulier pour les imprimantes domestiques et de bureau, mais les coûts des imprimantes et des matériaux d’impression haut de gamme (entre 60 et 400 euros par kilogramme) ne changeront guère à moyen terme.
Si des exigences particulières sont posées en matière de qualité de surface, un traitement ultérieur manuel ou mécanique est généralement nécessaire (fraisage, ponçage, peinture, etc.), car la structure de la surface est toujours plus ou moins rugueuse. Pour des raisons de stabilité, les éléments filigranes doivent présenter une épaisseur de paroi minimale (environ un millimètre). Pour certains procédés d’impression, les parties d’objets en saillie nécessitent une structure de soutien qui doit être retirée ultérieurement.
Vous en saurez plus en lisant le numéro 2/2020 de STEIN.