Article de référence | Réf : BM7975 v1

Conclusion : vers un mode d’emploi du recyclage ?
Recyclage des déchets d’impression 3D

Auteur(s) : Jean-Claude ANDRÉ

Date de publication : 10 juin 2020

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RÉSUMÉ

L’impression 3D offre un avantage de principe relativement aux technologies de fabrication soustractives conventionnelles, celui de n’utiliser que la seule quantité de matière nécessaire à la réalisation d’un objet avec des gains en termes de consommation de matière. Plusieurs types de déchets peuvent être toutefois pris en considération selon les procédés d’addition de matière, les pièces ratées ou plus généralement les matières qui leur ont donné naissance durant le processus de fabrication.

L’article présente les intérêts et problèmes associés à leur recyclage, les modes principaux de recyclage actuels. Il ne fait pas mention du recyclage des pièces ratées, sauf dans le cas des polymères fusibles, ni d’autres conceptions d’objets utilisant des supports, ou de composites, ou de systèmes multi-matériaux.

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ABSTRACT

Recycling of 3D printing waste

3D printing offers a principle advantage over conventional subtractive manufacturing technologies that of using only the matter quantity needed to produce an object with gains in terms of material consumption. But several types of waste can be taken into consideration depending on the additive process, failed parts or more generally the materials that gave rise to them during the manufacturing process.

The article presents the interests and problems associated with their recycling, the main modes of current recycling. It does not mention the recycling of failed parts, except in the case of fusible polymers, or other designs of objects using supports, or composites, or multi-material systems.

Auteur(s)

INTRODUCTION

La fabrication additive est fortement associée à l’existence d’un marché économique mondial de quelques dizaines de milliards €/an avec une progression de l’ordre de 20 % par an. Le succès de cette technologie tient à plusieurs raisons qui vont de la réalisation de pièces complexes de type high-tech à des applications domestiques ou ludiques à très bas coûts. L’ensemble des procédés est considéré favorablement, car il semble participer à une économie durable : on utilise en principe juste la bonne quantité de matière pour réaliser un objet. Cette image très positive d’une part, et la jeunesse de la technologie d’autre part, font que les préoccupations essentielles des chercheurs et des industriels ont été focalisées sur les performances des machines, toujours en progrès. Ce n’est que récemment que les utilisateurs de machines à très bas coût se sont préoccupés de la fabrication de filaments fusibles à partir de déchets souvent ménagers de type polymères thermoplastiques. Il n’y avait qu’un petit pas à franchir pour utiliser une autre source de déchets, celle issue des pièces considérées comme défectueuses. Les pièces réalisées sont généralement produites à titre personnel et ne correspondent pratiquement pas à un marché économique. Les préparations des matériaux ainsi que la qualité des pièces réalisées ne répondent pas à un cahier des charges très précis. En revanche, en prenant l’exemple de pièces mécaniques 3D pour l’espace, il n’est pas possible de prendre le risque d’utiliser des matières et/ou des matériaux non certifiés pour des raisons évidentes de sécurité. La notion de recyclage ne prend donc pas le même sens, ni la même urgence selon la performance recherchée (et le coût de l’objet par rapport à celui de la matière qui lui a donné naissance) de la pièce à réaliser par fabrication additive. Il s’agit bien de se positionner précisément relativement à un seuil de rentabilité vis-à-vis d’un risque (de quelque nature qu’il soit).

Cet article concernant le recyclage de matières et matériaux traite d’un domaine émergent avec des axes plus développés que d’autres pour les raisons évoquées rapidement ci-dessus. Dans ces conditions particulières, l’auteur a fait appel non seulement aux publications scientifiques, mais également à la littérature grise non évaluée par les pairs (sites internet par exemple). Des analyses présentées dans ce document l’ont amené à :

  • faire un rappel concernant les différents types de matières et matériaux utilisés en fabrication additive ;

  • rappeler quels sont les effets sur la qualité des pièces 3D d’un éventuel recyclage ;

  • présenter les technologies actuelles de recyclage. Rappelons que pour le moment, les grands industriels du domaine n’ont pas investi ce marché et que les travaux universitaires sur le sujet sont modestes en nombre.

Par ailleurs, Google Scholar sur le thème « materials for additive manufacturing » fait état de plus de deux millions de publications ; le présent document se veut plus synthétique en ne considérant que les principaux matériaux utilisés.

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KEYWORDS

sustainable development   |   materials   |   additive manufacturing   |   recycling   |   matter

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7975


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3. Conclusion : vers un mode d’emploi du recyclage ?

La figure 8 tente de synthétiser les différents éléments présentés dans ce document. Ils mettent en regard la performance de la pièce réalisée par fabrication additive et la qualité des matières et matériaux relativement à cet objectif.

Dans un système libéral où c’est la concurrence économique qui impose de chercher un coût minimal pour une performance donnée, en dehors des machines à filaments fusibles de faible coût, l’impression 3D concerne des projets spécialisés ou nécessitant un haut niveau de personnalisation et de fonctionnalité (spatial, aéronautique, médical, automobile, etc.). Dans ces conditions, la composante « recyclage » n’a d’intérêt que si on est sûr du maintien des critères qualitatifs des matériaux utilisés pour des objets qui doivent être qualifiés. D’ailleurs Niaki, Torabi et Nonino  rappellent que l’adoption d’une technologie 3D ne prend pratiquement pas aujourd’hui en considération la durabilité environnementale. Leur enquête prouve le rôle central des motifs économiques et de sécurité (au sens large) dans les choix, ne serait-ce que par la possibilité de réalisation de pièces complexes infaisables par d’autres procédés.

En revanche, dans une société plus centrée sur les économies de matières premières, le présent article montre des possibilités (certes encore émergentes) d’une utilisation plus optimale de la matière et/ou des matériaux. Cependant avec un marché en termes de coût de matière et de matériaux de quelques milliards €/an (Hoguin ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MIZERET (J.) -   Les technologies de fabrication additive pour la créativité, le prototypage, la fabrication.  -  http://www.swissmem.ch/fr/presentations-fabrication-additive.html (2015).

  • (2) - DODZIUK (H.) -   The Added Value : 3D Printing Brings Much More Than Cheaper Manufacturing.  -  https://3dprintingindustry.com/news/the-added-value-3d-printing-carries-much-more-than-cheaper-manufacturing-66843/ (2016).

  • (3) - CONNER (B.P.), MANOGHARAN (G.P.), MARTOF (A.N.), RODOMSKY (L.M.), RODOMSKY (C.M.), JORDAN (D.C.), LIMPEROS (J.W.) -   Making sense of 3-D printing : creating a map of additive manufacturing products and services.  -  Additive Manufacturing, 1-4, 64-76 (2014).

  • (4) - ANDRÉ (J.C.) -   From Additive Manufacturing to 3D/4D Printing – Volume 1 : From the first concept to the present applications – Volume 2 : Improvement of the present technologies and constraints – Volume 3 : Breakdown innovations : Programmable matter ; 4D Printing and Bio-Printing.  -  ISTE/Wiley Ed., Londres (2017).

  • (5) - GAO -   3D...

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