Dossier spécial : la fabrication additive

La fabrication additive, aussi connue sous le nom d’impression 3D serait, selon plusieurs spécialistes, à la base de la prochaine révolution industrielle. La professeure Sylvie Doré de l’École de technologie supérieure (ÉTS) de Montréal explore les technologies s’y rattachant dans une série de 4 articles.

À lire dans

Image de Inhabitat, licence CC, source.

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URBEE : la première voiture fabriquée par impression 3D?

Image provenant de http://dlimages.businessweek.comL’impression 3 D peut aussi servir à produire des véhicules automobiles. Pour preuve, ce véhicule appelé «Urbee», nom signifiant «URBan Electric and Ethanol» produit par un groupe de personnes à Winnipeg au Canada.

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3D printing: un violon Stradivarius fonctionnel

Fabriquer une réplique fonctionnelle d’un violon Stradivarius à l’aide d’une imprimante 3D…. Bien sûr, il est fait de plastique… et non de bois comme l’original. Et vous avez bien raison, il n’a pas tout à fait la même sonorité. Mais là n’est pas le point : ce projet réalisé par la compagnie allemande EOS démontre encore un peu plus que ce processus manufacturier additif (additive manufacturing) pourrait changer radicalement la façon de produire des produits au 21ème siècle…

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3D printing : le chocolat comme matière première !

L’impression 3D (3D printing) alimentaire est bel et bien commencée ! Pour preuve, l’université d’Exeter en Angleterre a conçu une imprimante 3D produisant des pièces en chocolat !

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3D printing : que nous réserve l’avenir ?

Les technologies d’impression 3D ou 3DP (3D printing) évoluent rapidement. Des articles précédents sur ce site vous décrivaient comment cette technologie permettait de produire des pièces, objets et composants en plastiquenylontissu et  métal.

La première imprimante 3D a été brevetée en 1993 par Michael Cima et Emmanuel Sachs, professeurs au Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis. Et depuis ce temps, l’impression 3D se pratique partout à travers le monde… et évolue…. vers quoi ?

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3D printing : le premier avion réalisé à l’aide de l’impression 3D

Le premier avion fait à l’aide d’une impression 3D (3D printing) provient de l’université de Southampton en Angleterre. Le projet a été réalisé par un groupe de chercheurs dirigé par les professeurs Andy Keane et  Jim Scanlan de «l’University’s Computational Engineering and Design Research group.

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3D printing : aussi pour l’impression de « tissu », de vêtements et d’accessoires de mode

Qui aurait pensé que l’impression 3D (3D printing) pourrait permettre un jour de faire des vêtements ? Le designer Jiri Evenhuis, en collaboration avec Janne Kyttanen de la compagnie Freedom of Creation ont été dans les premiers designers à tenter de produire divers tissus faits de thermoplastique pour être en mesure de produire des vêtements et accessoires de mode.

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L’airbike de la compagnie EADS : La révolution manufacturière sur 2 roues !

Additive Layer Manufacturing, ALM que nous pourrions traduire par Processus manufacturier de fabrication par ajout de couches, à partir de poudre de métal, nylon ou plastiques renforcés en carbone, un principe comparable à de l’impression 3D (3D printing). Ce processus se définit comme un processus pour joindre un matériau pour faire un objet à partir de données numériques du dit objet en 3D et ce, par l’application de minces couches successives. Ce processus diffère grandement des processus manufacturiers traditionnels qualifiés de processus manufacturiers par soustraction (subtractive manufacturing) qui consiste à produire un objet à partir d’un matériau duquel en enlève des parties par différents procédés (perçage, meulage, découpage, machinage, etc.).

La compagnie European Aeronautic Defence and Space Company (EADS) qui fabrique entre autres les avions Airbus, ont produit par le processus ALM, la première bicyclette, une première mondiale, la « Airbike ». Quel intérêt nous direz-vous ?

Immense intérêt. Pas tant pour cette bicyclette qui présente malgré tout des particularités intéressantes, que pour l’impact du processus ALM et la preuve faite du potentiel qu’il peut apporter à la production mondiale de biens, pièces et objets.

Analysons la bicyclette Airbike :

  • Fabriquée en nylon siffisamment fort pour remplacer l’aluminium ou l’acier
  • Ne requiert pas d’assemblage
  • « Cultivée » à partir de poudre de nylon, permettant à des sections complètes d’être bâties d’une seule pièce
  • Les roues, les roulements à billes et axes « cultivés » et incorporés lors du processus de culture de l’ensemble de la bicyclette
  • La bicyclette peut être produite pour répondre spécifiquement aux caractéristiques physiques du client de sorte qu’elle ne requiert pas d’ajustement

Le design de la bicyclette a été fait à l’aide d’un logiciel de design 3D, et construit à l’aide d’un procédé de frittage laser (laser-sintering process) qui ajoute de minces couches successives de nylon jusqu’à ce que la bicyclette complètement formée soit complétée.

Vous pouvez imaginer ce que le processus ALM peut permettre de fabriquer ? Pratiquement tous les objets requis à l’endroit où ils sont requis ! Il ne sera plus besoin dans un avenir rapproché de faire venir des pièces, des objets de l’autre bout du monde pour répondre à un besoin dans un endroit particulier. Le matériau requis, le laser pour le processus ALM, le programme 3D de l’objet et un ordinateur…

Références

www.eads.com/

etsinnovation.wordpress.com/

L’impression 3D (3D printing) : La nouvelle révolution industrielle ?

Imaginez : Produire un prototype de l’aile entière d’un nouvel avion commercial avec SEULEMENT une imprimante 3D et mettre à l’épreuve cette aile en soufflerie. Science-fiction ? Et bien non. C’est ce que veulent faire des membres du groupe de recherche EADS Innovation Woks du groupe européen de défense et d’aérospatial EADS, groupe qui construit entre autres les avions Airbus.

L’impression 3D, c’est un peu comme imprimer un document numérique à l’aide d’une imprimante : Vous dessinez une pièce sur un ordinateur et vous l’imprimez. L’imprimante 3D va déposer un matériel (du plastique, du nylon, de l’acier inoxydable ou du titanium) en fines couches successives jusqu’à ce que la pièce dessinée soit reproduite.

La compagnie anglaise Within Technologies imprime en 3D des gants en nylon, acier inoxydable ou titanium qu’elle vend à des clients, sur mesure. Dans ce cas-ci, l’imprimante 3D fabrique des produits finis, pas des prototypes. C’est là que la révolution commence…

En fait, les imprimante 3D deviennent de plus en plus des outils de production pour de la fabrication par addition (additive manufacturing), qui se distingue nettement des processus manufacturiers par soustraction (subtractive manufacturing), processus qui, pour fabriquer des pièces, demandent, de couper, de percer, d’enlever en somme le matériel non requis pour obtenir les dites pièces.

Fabriquer des composants par ce processus manufacturier additif  présente de nombreux avantages. Ce processus :

  • nécessite moins de matériel, parce qu’il ne faut plus enlever de matériel pour produire un produit fini
  • permet de fabriquer des composants différents sans besoin d’outillages autres que l’imprimante 3D et de modifications de machines outils (l’imprimante est dirigée par des logiciels 3D)
  • fabrique des produits qui nécessitent moins d’assemblage, et, dans certains cas, pas d’assemblage
  • fabrique des pièces complexes qui seraient difficiles à produire autrement
  • est accessible à des personnes ou des groupes qui peuvent ainsi produire et commercialiser beaucoup plus facilement des produits qui autrement, auraient nécessiter des investissements considérables !

De plus, dans un domaine comme l’aéronautique où déplacer 1 kg peut représenter jusqu’à 3000$ par an en coûts de carburant, la fabrication de composants sur imprimante 3D diminue les contraintes de fabrication manufacturière : Pour Andy Hawkins, ingénieur chez EADS, les composants peuvent être plus sveltes et ainsi, il est possible de réduire leurs poids jusqu’à 60% tout en respectant les mêmes contraintes de résistance.

Que peux-t’on fabriquer avec des imprimantes 3D ? Des implants médicaux, des bijoux, des composants pour tous types d’industries, des jouets, etc…

Peter Schmidt, étudiant au doctorat au Massachussetts Institute of Technology (MIT),  a imprimé en 3D une petite horloge grand-père. Il l’a imprimée, l’a accrochée au mur, a donné une poussée au pendule de l’horloge et… elle s’est mise à marcher… sans assemblage !

Selon Terry Wohlers, de la firme de recherche Wholers Associates, les imprimantes 3D  produisent actuellement 80% de prototypes et 20% de produits finis ; En 2020, elles pourraient produire 50% de produits finis… et marquer une vraie révolution manufacturière !!

Références

www.within-lab.com/

http://www.economist.com/

http://www.media.mit.edu/

http://www.wohlersassociates.com/