Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La Fabrication additive (FA) a pris une ampleur considérable depuis quelques années. Le passage progressif des activités de prototypage vers celles de fabrication directe de pièces fonctionnelles remet en cause les méthodes de conception et de fabrication traditionnelles, fondées sur les procédés conventionnels. Cet article fait le point sur les différentes technologies de FA et leurs champs d'utilisation tout au long du cycle de vie du produit. Les diverses applications industrielles sont décrites au travers d'exemples issus de secteurs technologiques de pointe.
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Additive Manufacturing (AM) has grown considerably in recent years. The gradual transition from prototyping activities to direct manufacturing of functional parts undermines traditional methods of design and manufacturing based on conventional methods. This article focuses on the different AM technologies and fields of use throughout product life cycles. Various industrial applications are described through examples from the advanced technology sector.
Auteur(s)
-
Floriane LAVERNE : Professeur agrégé, PhD - Université Paris 13, Saint-Denis, France
-
Frédéric SEGONDS : Maître de conférences, HDR - Laboratoire Conception de Produits et Innovation (LCPI), Arts et Métiers ParisTech, Paris, France
-
Patrice DUBOIS : Maître de conférences - Laboratoire Conception de Produits et Innovation (LCPI), Arts et Métiers ParisTech, Paris, France
INTRODUCTION
Depuis le début des années 1980, le déploiement de la révolution numérique impacte directement notre quotidien : mondialisation accrue des marchés, concurrence exacerbée imposant aux entreprises une réactivité optimale, et une capacité d’adaptation constante au renouvellement des produits et des services.
Ainsi, afin de conserver et/ou d’acquérir de nouvelles parts de marché compte tenu du taux de renouvellement accéléré des produits, les entreprises doivent :
-
maîtriser leurs coûts ;
-
améliorer constamment la qualité de leurs produits/services ;
-
réduire drastiquement leurs délais de développement et de mise sur le marché.
Pour répondre à ces critères essentiels de réussite, les entreprises s’adaptent en permanence à de nouveaux environnements externes et doivent intégrer au sein de leur processus de conception (et de leur organisation) les technologies issues de l’évolution numérique.
Le premier brevet en lien avec la Fabrication Additive (FA) déposé par l’équipe de Jean-Claude André déclenche une révolution dans le domaine des procédés de fabrication et par extension dans le domaine de la production. D’un premier fabricant en 1986 (3D Systems), on comptabilise une cinquantaine de fabricants de machines en 2015. Récemment on observe un phénomène de regroupement de certains de ces acteurs dans le but de devenir des groupes leaders sur l'ensemble du marché de la Fabrication Additive.
La FA impacte actuellement tous les domaines de l’industrie et notamment les industries automobile, aéronautique et médicale.
Durant les premières années de la FA (années 1990 à 2000), les applications concernent essentiellement les phases amont de la conception de produits : maquettes d’aspect, maquettes fonctionnelles, prototypes technologiques mais aussi l’exploration de la conception d’outillages dits « rapides ». Ce n’est qu’à partir des années 2010 que l’on peut considérer la maturité des procédés telle qu’elle permet une production en série de pièces manufacturées.
Après avoir introduit les principes de la FA, nous présenterons dans cet article les différentes étapes permettant de passer de l’idée au produit, puis nous analyserons sous l’angle particulier de la FA le triptyque matériaux/ procédés/machines. Enfin, nous proposerons une description des évolutions nécessaires en lien avec cette nouvelle technologie, tant sur le plan des processus de conception que sur celui de l’écosystème dans lequel la FA se déploie.
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MOTS-CLÉS
fabrication additive prototypage rapide conception et fabrication de produits procédé de fabrication
KEYWORDS
additive manufacturing | rapid prototyping | design and manufacturing of products | manufacturing process
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2000 par Patrice DUBOIS, Améziane AOUSSAT, Robert DUCHAMP
DOI (Digital Object Identifier)
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Chaîne numérique de la Fabrication Additive : du modèle au produit1. Principe de la Fabrication Additive
1.1 Définition de la fabrication additive
La norme NF E 67-001 définit la fabrication additive comme « l’ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique ».
Cependant, si l’acception de la fabrication additive (FA) est aujourd’hui normalisée, il n’est pas rare que d’autres termes soient utilisés pour parler de cette technologie de fabrication. Les plus récurrents, bien que pouvant être parfois considérés comme réducteurs, sont :
-
fabrication par couches ;
-
impression 3D ;
-
fabrication digitale ;
-
prototypage rapide ;
-
production rapide.
Le principe physique sur lequel repose la FA est utilisé dès la fin du XIX e siècle dans le cadre de la photosculpture et de la topographie . Il consiste à réaliser un produit grâce à un empilement successif de strates. La préparation de la maquette numérique permet de définir les sections de l’objet 3D à réaliser par son découpage successif par des plans parallèles. La distance entre chaque section correspond à l’épaisseur d’une couche. Pour reconstituer l’objet, les sections sont empilées séquentiellement les unes sur les autres (figure 1).
La FA est donc issue d’un processus de fabrication génératif se résumant à deux étapes réitérées jusqu’à l’obtention du produit fini :
-
Génération...
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Principe de la Fabrication Additive
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AFNOR - NF E67-001 : Fabrication additive – vocabulaire. - Éd, p. 4 (2011).
-
(2) - BOURELL (D.L.), LEU (M.C.), ROSEN (D.W.) - Roadmap for additive manufacturing – identifying the future of freeform processing. - The University of Texas at Austin (2009).
-
(3) - GIBSON (I.), ROSEN (D.R.), STUCKER (B.) - Additive manufacturing technologies. - 2nd edition New York : Springer US (2015).
-
(4) - MURR (L.E.), GAYTAN (S.M.), MARTINEZ (E.), MEDINA (F.R.), WICKER (R.B.) - Fabricating functional Ti-Alloy biomedical implants by additive manufacturing using electron beam melting. - Journal of Biotechnology and Biomaterial, vol. 2 (2012).
-
(5) - YAMANOUCHI (M.), HIRAI (T.), SHIOTA (I.) - Overall view of the P/M fabrication of functionally gradient materials. - In First International Symposium on Functionally Gradient Materials, Sendai, Japan, p. 59-64 (1990).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Arcam http://www.arcam.com/
BeAM http://www.beam-machines.fr/
CMET http://www.cmet.co.jp/eng/
Concept laser http://www.concept-laser.de/en/home.html
ExOne http://www.exone.com/
Optomec http://www.optomec.com/
Renishaw http://www.renishaw.com/en/additive-manufacturing-systems--15239
SLM Solution http://www.stage.slm-solutions.com/index.php?index_en
Stratasys http://www.stratasys.com/
Voxeljet http://www.voxeljet.de/en/...
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