Fabrication additive et fabrication traditionnelle
Introduction
Lafabrication additive (AM), ou impression 3D, est une technologie révolutionnaire qui bouleverse les méthodes de production traditionnelles dans tous les secteurs d'activité. Sa capacité à créer des objets complexes et personnalisés en ajoutant des matériaux couche par couche est en train de remodeler notre façon de concevoir, de prototyper et de fabriquer des produits dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile, les soins de santé et les biens de consommation.
Dans cet article, nous allons explorer les caractéristiques communes et les avantages de cette technologie transformatrice en la comparant aux méthodes de fabrication traditionnelles. Nous espérons que vous aurez une meilleure compréhension et que vous pourrez obtenir les matériaux AM parfaits pour votre entreprise ou votre recherche.
Qu'est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive est un ensemble de technologies qui permettent de fabriquer des objets tridimensionnels par le biais d'un processus de construction couche par couche. Contrairement aux méthodes de fabrication traditionnelles qui impliquent des processus soustractifs tels que le découpage, le perçage et l'usinage, la fabrication additive est un processus additif dans lequel les objets sont ajoutés une couche à la fois[1].
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Figure 1. L'impression 3D
Les étapes typiques d'un processus d'AM sont les suivantes :
1. Conception : La première étape de l'AM consiste à créer un modèle numérique en 3D de l'objet à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Ce modèle numérique sert de plan pour l'objet physique.
2. Préparation : Le modèle numérique est préparé pour l'impression en le découpant en fines couches transversales. Cette étape détermine l'épaisseur des couches et fournit des instructions à la machine AM sur la manière de construire l'objet couche par couche.
3. Processus d'impression : Le processus d'impression commence lorsque la machine AM commence à construire l'objet couche par couche. La technologie AM spécifique détermine le processus exact. Par exemple, dans le cas de la modélisation par dépôt en fusion (FDM), un filament de matière thermoplastique est chauffé et extrudé sur la plate-forme de construction.
4. Post-traitement : Une fois l'impression terminée, des étapes de post-traitement peuvent être nécessaires pour affiner l'objet, notamment le retrait des structures de soutien, le nettoyage, le polissage et le traitement de surface pour obtenir les caractéristiques finales souhaitées.
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Figure 2. Processus de fabrication additive
Fabrication additive et fabrication traditionnelle
Au fur et à mesure que la technologie se développe, la fabrication additive continue de gagner du terrain et présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles.
- Géométries complexes : La fabrication additive permet de créer des modèles complexes, y compris des structures internes complexes et des formes organiques, qu'il est difficile, voire impossible, de produire avec les méthodes traditionnelles.
- Personnalisation : L'AM permet d'adapter et de personnaliser facilement les produits, alors que les méthodes traditionnelles sont adaptées à la production de masse. Grâce à l'AM, chaque article peut être adapté à des exigences spécifiques sans entraîner de coûts d'outillage supplémentaires ni de retards de production.
- Réduction des déchets : Les procédés d'AM génèrent un minimum de déchets car ils ajoutent des matériaux de manière sélective, en n'utilisant que ce qui est nécessaire à la construction de l'objet. Cela permet également de réduire les coûts des matériaux et l'impact sur l'environnement.
- Simplification de l'équipement : Les processus de fabrication traditionnels comportent souvent de multiples étapes, chacune utilisant des machines différentes. En revanche, dans la fabrication additive, un seul appareil prend en charge tous les aspects de la création. Par exemple, le travail des métaux utilise souvent une combinaison de tournage, de fraisage et de perçage pour produire une pièce métallique finie.
- Production à la demande : L'AM permet une production décentralisée et à la demande, ce qui réduit le besoin de stocks importants et permet une fabrication locale. Elle abaisse les barrières à l'entrepreneuriat et au développement de produits. Avec l'aide des imprimantes 3D, les entreprises peuvent créer des prototypes et fabriquer leurs produits avec un seul appareil au lieu d'investir dans une usine entière.
Applications de la fabrication additive
Grâce à ces avantages, la fabrication additive trouve des applications dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, les soins de santé, les produits de consommation, l'architecture, etc. Elle transforme la fabrication grâce aux caractéristiques ci-dessous.
Tableau 1. Fabrication additive et fabrication traditionnelle
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Fabrication additive |
Fabrication traditionnelle |
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Géométrie |
Aucune limite, Structures internes complexes et formes organiques, |
Limites, |
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Personnalisation |
Adaptée à des besoins spécifiques, |
Limites, |
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Réduction des déchets |
Minimisation des déchets, Moins de coûts et d'impact sur l'environnement, |
Sous-produits et déchets, |
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Exigences en matière d'installations |
Les machines de bureau ont besoin d'un environnement d'atelier avec un espace modéré. |
Les systèmes industriels nécessitent un grand espace. |
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Objectif |
Personnalisation de masse |
Production de masse |
Conclusion
En un mot, la comparaison entre la fabrication additive et la fabrication traditionnelle révèle un paysage dynamique dans lequel ces approches offrent des avantages et des considérations uniques. La fabrication additive introduit une approche perturbatrice avec ses géométries complexes, ses capacités de personnalisation, son prototypage rapide et son efficacité matérielle. Les méthodes de fabrication traditionnelles sont depuis longtemps à la base de la production de masse.
En fin de compte, le choix entre l'AM et la fabrication traditionnelle dépend de facteurs tels que le volume de production, la complexité de la conception, les exigences en matière de matériaux et les contraintes de temps. L'essentiel est de comprendre les nuances de chaque approche et d'adopter le pouvoir de transformation de la fabrication additive. Pour plus d'informations sur les matériaux AM, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).
Référence :
[1] Thakur, Vishal & Singh, Roopkaran & Kumar, Ranvijay & Gehlot, Anita. (2022). 4D printing of thermoresponsive materials : a state-of-the-art review and prospective applications (Impression 4D de matériaux thermorésistants : une revue de l'état de l'art et des applications prospectives). International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 1-20. 10.1007/s12008-022-01018-5.
