Projets R&D

La recherche et le développement en fabrication additive et en impression 3D est essentielle. Elle concerne les machines, les procédés, les matériaux ou encore les applications, la production et même les services. Elle couvre la fabrication mais également l’ensemble du processus de conception, de l’optimisation topologique au contrôle qualité des structures en passant par la simulation. La R&D est indispensables aux innovations, à la création des outils de conception et de fabrication, à l’évolution des systèmes additifs, à la croissance de l’usinage… à l’industrie en général. 

La technologie additive est multidisciplinaire. Elle a conquis les industries et les entreprises. Mais de nombreux freins sont encore à lever. Le passage du prototypage à la production en série nécessite de nouvelles solutions d’impression et des systèmes automatisés plus complexes, répondant aux besoins de l’industrie. Les affaires réglementaires sont aussi au cœur des enjeux de demain : brevet, propriété intellectuelle, etc. Les procédés doivent être normalisés, les matériaux certifiés et les pièces qualifiés. Des recherches sont menées et des cas concrets illustrent la réussite de projets d’impression de pièces. Après des années de travaux de recherche et de développement, la Federal Aviation Administration (FAA) a validé sa pièce d’injecteur de carburant conçu par un projet collaboratif entre GE Aviation et Safran. L'Agence américaine des médicaments (FDA) a également donné son feu vert au premier médicament fabriqué avec une imprimante 3D. Sans les travaux de recherche et de développement en amont tous ces projets n’auraient pu être menés à bout. A3DM promeut et encourage les projets de recherche et de développement, mais aussi les activités de chercheurs indépendants qui font avancer la science et la technologie.

La technologie additive, du produit au règlement

La fabrication additive, couramment appelée « impression 3D », est une technique de conception jeune permettant de fabriquer couche par couche des produits et des composants à partir d’un fichier numérique de conception assistée par ordinateur (CAO). On estime son invention et son développement au début des années 1980. Si des chercheurs français ont imprimé des pièces par couches successives au début des années 1980, ce sont finalement les américains, et notamment le fondateur de 3D Systems Chuck Hull, à qui l’on doit le premier brevet commercial, en 1986, pour le procédé appelé « stéréolithographie » (SLA). Depuis, de nombreux procédés de fabrication par couches successives ont vu le jour : FDM (dépôt de matière fondue ou de fil fondu), SLS et SLM (fusion ou frittage par laser sur lit de poudre), ou encore DED (projection de poudre métallique). De nouveaux procédés d’impression 3D émergent, que ce soit des projets collaboratifs ou des développement personnels d’entreprises. Le CLAD, procédé d’Irepa Laser, ou encore la technologie NanoParticle Jetting, procédé de jet de matière de l’entreprise XJet (récemment mise sur le marché), sont des bons exemples. L’ensemble de ces procédés permettent de produire des pièces avec de nombreux matériaux : le métal tel que le titane ou encore l’aluminium, le polymère et le plastique comme l’abs, le pla, le peek, mais aussi l’ultem, les résines, les céramiques, mais aussi le béton, la poudre de verre, les aliments comestibles, ou encore les biomatériaux pour la bio-impression, les matériaux intelligents pour l’impression 4D et les nanomatériaux. Les matières se mélangent aussi grâce aux matériaux composites sur lesquels de nombreuses recherches sont menées. Le coût par pièce varie en fonction de tous ces facteurs : systèmes, machines, matériaux, etc. La fabrication additive n’est plus une technologie du futur. Pendant que certains industriels y réfléchissent, beaucoup ont déjà franchi le cap !

Encadrant le développement industriel des technologies additives, la réglementation des procédés, des matériaux et des produits est indispensable : propriété intellectuelle, marque, brevet, mais aussi et surtout la standardisation et la normalisation des techniques. Les principaux organismes de normalisation, l’American Society of the International Association (ASTM), l’Organisation internationale de normalisation (ISO – TC 261) et le Comité européen de normalisation (CEN rapproché avec le CENELEC – TC 438), se sont associés pour encadré le développement de la fabrication additive. Des groupes de travail avancent conjointement sur les différents niveaux de normes : les normes générales (concepts généraux spécifiques et exigences communes), la catégorie des normes (exigences spécifiques à traiter ou catégories de matériaux) et les normes spécialisées (exigences spécifiques à un matériau, processus ou application spécifique). Les entreprises ont besoin de ces normes pour mener à bien leur projet, leur recherche et leur développement.

Procédés et projets de recherche

La fabrication additive est une technologie portée par les grosses industries mondiales : aéronautique, automobile, médicale, mais aussi aérospatiale. L’innovation est essentielle pour ces secteurs. Les industries et les entreprises, à l’international comme en France, dépendent du marché de l’emploi, de l’accessibilité et de la gestion des ressources, du niveau de compétitivité et d’innovation…, mais aussi du secteur de la recherche et du développement. Les laboratoires, les chercheurs, les enseignants, les industriels… doivent être soutenu par leur pays, par la région, par les pouvoirs publics ou encore par des financements privés. En France, la bpifrance est une solution pour aider les entreprises à mener à bien leur projet, notamment en fabrication additive et en impression 3D. Elle mène depuis peu son projet nommé « Demain », dont l’objectif est d’identifier les grands enjeux de demain, en tant qu’acteur de l’innovation et banque publique. De nombreuses sociétés investissent également dans la formation et dans l’accompagnement. Ces aides sont essentielles au développement des compétences, à l’innovation et à la recherche.

A3DM Magazinea créé une rubrique spécifique aux projets R&D pour mettre en avant la recherche et le développement en France et en Europe. La commission européenne s’intéresse aux projets dans les technologies du futur dont la fabrication additive et l’impression 3D font parties. Horizon 2020, par exemple, est le plus grand programme cadre de recherche et d’innovation de l’Union européenne, avec un budget de 77 milliards d’euros sur sept ans, de 2014 à 2020. Il a permis à de nombreuses entreprises d’accéder à des financements dans le cadre du programme « InnovFin – financement de l’Union Européenne pour les innovateurs ». Les chercheurs intégrés à ce programme ont contribué à des découvertes majeures. Des projets R&D couvrent l’ensemble du secteur de la fabrication additive de l’optimisation topologique, comme le projet OptiFabAdd - L’optimisation topologique au service de la fabrication additive, au développement de pièces telles qu’une « winglet », ailette de voilure d’une maquette d’avion destinée aux essais en soufflerie, intégrée au projet Carnot PROMIS (Procédés de Métallurgie InnovantS), en passant par les matériaux comme avec le consortium MOSAIQUE qui a lancé le projet du même nom en sélectionnant un matériau intermétallique à base de titane et un superalliage à base de nickel. Tout cela est à découvrir dans cette rubrique d’A3DM Magazine.

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