L’impression 3D, une technologie d’avenir : en Bavière, le futur a commencé depuis longtemps

Quand il est question d’innovation intersectorielle, autrement dit de nouvelles technologies utilisables dans tous les secteurs, l’impression 3D joue un rôle déterminant. Le procédé de fabrication additive permet de réduire la consommation de matières et de gagner du temps ainsi que de produire des composants plus précis et bien plus robustes. Grâce à la connexion de la chaîne des processus à l’aide du concept d’Industrie 4.0, il est possible de confectionner des éléments sur mesure en petites quantités et en fonction des besoins.

De nos jours, de plus en plus de matériaux sont imprimés à une vitesse de plus en plus grande et dans une meilleure qualité. Si l’impression 3D était à l’origine réservée aux matières plastiques, cette technique est appliquée aussi depuis longtemps pour les métaux. Aubes de turbines, articulations des hanches, semelles de chaussures ou pièces de rechange : aujourd’hui, la méthode de fabrication additive est présente dans tous les domaines d’application et industries. Aussi, un nombre croissant de produits issus de l’impression 3D sont utilisés dans le génie mécanique, dans l’aéronautique, dans l’aérospatial, voire même dans la technologie médicale.

Qu’est-ce que l’impression 3D ?


À la différence des techniques de fabrication traditionnelles, qui consistent à usiner un matériau par tournage, fraisage ou alésage, l’impression 3D est un procédé génératif. La pièce est créée par ajout de matière, couche après couche, d’où le nom de fabrication additive. Si, au départ, il s’agissait avant tout de fabriquer de simples prototypes, ce procédé s’est établi depuis longtemps comme une méthode de fabrication reconnue. Elle doit son succès notamment aux avantages suivants :

  • Grande rapidité de production
  • Réalisation possible de géométries plus complexes en comparaison de la fabrication classique (fraisage, soudage)
  • Consommation réduite de matière
  • Réduction considérable du poids des composants
  • Intégration fonctionnelle de circuits

Le soutien technologique en Bavière


Cela fait bien longtemps que le potentiel de la technologie n’est plus un secret en Bavière. Ainsi, la région met un point d’honneur à soutenir les projets de Recherche et Développement dans le segment « fabrication additive / impression 3D », dans le cadre du plan directeur Bayern Digital II ainsi que du programme de recherche bavarois « Neue Werkstoffe » (Nouveaux matériaux). Ce soutien concerne essentiellement les coopérations interentreprises, avec la participation éventuelle d’instituts de recherche. Par exemple, il existe actuellement des projets de recherche aux universités de Wurtzbourg, d’Erlangen-Nuremberg et de Bayreuth, cette dernière proposant même un tout nouveau Master intitulé « Biofabrication ». Par ailleurs, c’est à Traunstein qu’a été ouvert le premier BayernLab en 2016, permettant à toute personne intéressée de tester soi-même des imprimantes 3D.

 

Les principaux fournisseurs en Bavière


Concept Laser
Créée en l’an 2000, dans la commune de Lichtenfels en Haute-Franconie, la société Concept Laser GmbH est l’un des plus grands fournisseurs de machines et équipements pour l’impression 3D de composants métalliques. Depuis décembre 2016, Concept Laser fait partie de GE Additive, une division de la multinationale industrielle General Electric. L’entreprise envisage d’investir au moins 100 millions d’euros et de créer 500 nouveaux emplois à son siège à Lichtenfels.

EOS Krailling
Grâce à ses systèmes de fabrication innovants, EOS, une entreprise basée à Krailing, se range parmi les plus grands fournisseurs de solutions haut de gamme en matière de technologie et de qualité dans le domaine de la fabrication additive. Fondée en 1989, la société occupe une position de pionnier et de leader dans le segment du frittage laser direct de métal (Direct Metal Laser Sintering, DMLS) et propose des systèmes à haut rendement pour la fabrication additive avec des matières plastiques. EOS produit ainsi à la demande des composants plastiques en étroite collaboration avec Daimler pour le compte de sa filiale EvoBus à Neu-Ulm. Les excédents de production sont ainsi évités et les coûts logistiques sont réduits, entre autres.

ExOne
Outre la vente d’imprimantes 3D, ExOne GmbH propose aussi, à titre de service, la fabrication de composants en métal et en sable au moyen de la technique d’impression 3D. La maison mère américaine a récemment achevé la construction de l’usine au siège social européen situé à Gersthofen près d’Augsbourg. L’usine s’étend sur une superficie de 14 000 mètres carrés environ et abrite une unité de production, un département de Recherche et Développement ainsi que des bureaux.

Voxeljet
Également basée dans l’agglomération d’Augsbourg, l’entreprise est spécialisée dans les systèmes d’impression 3D pour le traitement du plastique, du sable et des métaux. Depuis son siège social situé dans la commune bavaroise de Friedberg, Voxeljet AG développe et commercialise ses imprimantes 3D à des fins industrielles. La société possède également des succursales en Amérique, en Angleterre, en Chine et en Inde. 

Autres acteurs dans le domaine de l’impression 3D


Implantée à Taufkirchen, non loin de Munich, la société APWORKS fait partie du groupe Airbus et propose l’impression 3D métal à titre de service. Elle couvre l’ensemble de la chaîne de valeur, allant du design optimisé des composants à la production en série qualifiée, en passant par la sélection de matières appropriées et la construction de prototypes. BMW a également recours depuis longtemps à la technologie d’impression 3D sur son site de production et ouvrira en 2019 son propre campus de fabrication additive en Bavière. Basée à Gersthofen près d’Augsbourg, Sandhelden GmbH fournit des lavabos et autres équipements sanitaires fabriqués à base de sable à l’aide de l’impression 3D. La méthode additive ouvre de tout nouveaux horizons en termes de design et d’approvisionnement de matériaux.

 

 

Exemple de cas : fabrication de prothèses médicales

Domaines d’application et industries utilisatrices

 

  • Dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, le procédé d’impression 3D permet de réaliser notamment des systèmes de carburant, des aubes, des composants d’isolation thermique, des éléments de réacteur et de turbine, des éléments de fusée ainsi que des composants de haute qualité pour l’équipement de la cabine et du cockpit.
  • Les constructeurs et équipementiers automobiles ont recours à la fabrication additive, par exemple, pour produire des composants de moteur, des pièces de carrosserie et de structure ainsi que des composants directs pour l’intérieur. Par ailleurs, cette technique convient également pour réaliser des composants directs dans le développement présérie et dans la production de petites séries.
  • L’impression 3D est utilisée dans la technologie médicale pour produire des lots de petite taille, pour apporter des modifications spécifiques au fabricant et pour réaliser des implants sur mesure pour des lots jusqu’à la taille 1. Elle sert également à produire des implants standards en série.
  • Dans la dentisterie, elle permet de créer un large éventail de produits dentaires tels que des couronnes, armatures, prothèses squelettées et constructions secondaires comme les protège-dents.
  • Dans l’horlogerie et la joaillerie ainsi que dans les domaines du design et de l’architecture, l’impression 3D est utilisée pour fabriquer des bijoux personnalisés, des pièces uniques, des petites séries ou des modèles de démonstration.
  • Il existe, dans la fabrication d’outils et de moules, un grand nombre d’applications, comme les dispositifs de mesure, les moules d’injection (moulage par injection), les systèmes d’attache et de serrage pour la production, les canaux de refroidissement, etc.


Parallèlement aux principaux acteurs de l’impression 3D à Lichtenfels et à Munich, une grappe s’est notamment formée dans l’agglomération d’Augsbourg dans le domaine de la fabrication additive. On trouve dans la région de Souabe plusieurs champions cachés qui distribuent leurs produits hautement spécialisés dans le monde entier. Cette année, l’événement multi-sites <link>Experience Additive Manufacturing<link> s’est déroulé pour la première fois à Augsbourg. La participation des entreprises locales et du milieu de la recherche a permis de donner vie à un nouveau concept de salon également ponctué de manifestations parallèles, par exemple, en coopération avec l’institut Fraunhofer.