La fabrication additive (FA), connue aussi sous le nom d’impression 3D, a suscité, dès son arrivée sur le marché grand public, un vif intérêt. Elle est parfois considérée comme la « troisième révolution industrielle ».
Lorsque l’on emploie le terme « révolution », on souligne les changements radicaux survenus dans nos façons de faire. La 2ème révolution industrielle a vu se succéder les innovations : production mécanisée de l'électricité, moteur à combustion interne utilisant le pétrole comme carburant, industrie chimique, télégraphe, téléphone, chemins de fer et transports aériens. Toutes ont permis de réaliser des gains de productivité importants en plaçant le commerce international et la qualité de vie des hommes au cœur des préoccupations.
La plupart des techniques de fabrication, aujourd’hui traditionnelles (fraisage, perçage, tournage, etc...) ont été adoptées lors de cette période remarquable que l’on appelle « ère des machines ». Elles sont connues comme étant des procédés de « fabrication soustractive » car elles enlèvent de la matière afin de parvenir à la forme désirée. Bien que ces méthodes de soustraction dominent encore largement l'industrie, leurs inconvénients ne peuvent plus être ignorés, en particulier celui du coût induit par la perte de matière et les restrictions d'usinabilité.
Que l’on considère la fabrication additive comme une évolution ou une rupture, elle provoquera incontestablement des changements économiques et sociaux profonds au sein des différents business modèles et offrira un avantage concurrentiel aux Petites et Moyennes Entreprises (PME). D’un point de vue industriel, il serait cependant périlleux d'affirmer que la fabrication additive remplacera complètement les techniques traditionnelles dans le secteur de la fabrication mécanique. On peut donc affirmer qu’il s’agit davantage d’une évolution majeure que d'une révolution.
Les fabricants ne choisiront de migrer vers de nouveaux procédés de production que si les exigences de rentabilité, de satisfaction du client et de bon fonctionnement du produit sont remplies. La fabrication additive ouvre la voie à la production rapide de nombreux produits destinés au consommateur, les améliorations récentes ayant renforcé les avantages de la technique.
Les avantages de la fabrication additive sur les procédés de fabrication traditionnelle
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Réduction de l'outillage
La fabrication additive évite le recours à l’outillage .Les coûts et délais associés à la production des outils sont donc éliminés et une mise sur le marché plus rapide est possible. Les retards de production dus à des outils endommagés ou usés sont également évités, de même que leur entretien, réparation, mise en décharge et stockage.
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Souplesse de fabrication
Une fabrication sans outil permet à une entreprise de modifier un produit à court préavis. Cette souplesse favorise une plus grande variabilité de la conception, permettant de mieux personnaliser le produit afin de cibler plusieurs groupes de clients. C’est en déclenchant la fabrication à la demande et en adaptant les cadences de production aux commandes que la fabrication additive permet la transition vers une production juste-à-temps, aidant ainsi les fabricants à réagir plus rapidement aux conditions changeantes du marché.
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Réduction des stocks
En fabriquant « juste-à-temps » et en favorisant la conception et l’assemblage d’un nombre réduit de sous-composants pour réaliser des pièces complexes, il est possible d’avoir un stock moins important. Les besoins de stockage et d'entreposage sur place sont donc réduits, libérant des capitaux pour investir dans la R&D ou d'autres secteurs d'activité.
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Fabrication décentralisée
Puisqu’une seule imprimante est capable de produire des pièces complexes, centraliser des lignes d'assemblage au sein de grandes usines n’est plus nécessaire pour réaliser des économies d'échelle. Déménager tout ou partie de la production à l'échelle régionale ou même locale pour la rapprocher du point de vente devient économiquement viable, réduisant les délais de livraison et les coûts.
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Consolidation de la conception
La fabrication additive permet la production de pièces plus complexes, comprenant moins de composants. Par conséquent, cela réduit directement les coûts et les retards causés par l’obtention des documents nécessaires, la planification de la production et le contrôle de la qualité (même si la fabrication additive fait face à des défis dans ce domaine). Les opérations d'assemblage requièrent moins de temps et de travail. La réduction de l'empreinte de fabrication (positionnement des activités de production et opérations en termes de chaîne de valeur et de situation géographique) peut être une conséquence supplémentaire en limitant les risques de variation de la demande locale et mondiale, du taux de change, du coût du travail et des transports, ou encore de la réglementation commerciale.
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Poids allégé
La production d'objets couche par couche permet d’obtenir des pièces satisfaisantes possédant les mêmes caractéristiques fonctionnelles tout en en utilisant moins de matière. Réduire le poids peut être aussi simple que de réduire l'épaisseur dans les régions faiblement contraintes ou aussi complexe que d’utiliser des méthodes d'optimisation topologique. Une troisième méthode est la conception en treillis (lattice-structuring) qui conserve la forme extérieure de la pièce mais utilise en son sein une solide structure soit en treillis soit en maille.
Il n’est pas judicieux d’utiliser la fabrication additive pour toutes les réalisations
D’un point de vue économique, la fabrication additive semble toute indiquée pour la production en faible quantité de petites pièces complexes. Pour savoir s’il est avantageux d’utiliser cette technologie pour fabriquer une pièce en particulier, il convient d’inspecter l'ensemble de la supply chain.
Il peut être pertinent de mener une analyse détaillée des coûts et bénéfices dans le cas où un composant entrerait dans une ou plusieurs des catégories suivantes :
- Fabrication coûteuse - du fait de la haute complexité d’une pièce, des pertes de matière onéreuses, de coûts fixes élevés (l'outillage, etc...) ou de faibles volumes.
- Délais longs - les coûts d'immobilisation trop élevés et la nécessité d'accélérer la mise sur le marché ralentissent l’obtention de certaines pièces.
- Coûts de stocks élevés - à cause d’un excédent ou déficit de stock, de l’obsolescence ou de stocks à « longue queue » (stockage d’une grande diversité de produits en petites ou uniques séries).
- Fournisseurs uniques - de pièces critiques, ce qui constitue un risque pour la supply chain.
- Activités éloignées géographiquement - ce qui rend l'expédition de pièce longue et difficile (coûteuse).
- Coûts d'importation et/ou d’exportation élevés - en raison de l'emplacement d'une unité d’exploitation ou fournisseur.
- Gain fonctionnel potentiel - au-delà de ce qui était possible auparavant, afin d’améliorer les performances.
- Performance et/ou fonctionnalité limitée du produit - en raison des limites propres à la fabrication traditionnelle.
Convaincues par les nombreuses possibilités offertes par la fabrication additive, plusieurs industries emploient déjà cette technologie. Aujourd'hui, l'aéronautique et le spatiale et de l'automobile sont les secteurs les plus prometteurs dans ce domaine, tandis que le secteur médical et diverses industries telles que le sport, le luxe ou les appareils ménagers y ont progressivement recours.
Soucieux de répondre aux défis de ses clients en proposant les meilleures solutions techniques, Le groupe Farinia s’est engagé à développer de solides compétences et une expertise précieuse dans la fabrication additive par le biais de sa filiale Spartacus3D.