Magazine Dimanche 23 mai 2021 - 20:22

Les normes en fabrication additive en France, en Europe et dans le monde

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Les institutions européennes et nationales soutiennent la recherche et les développements des normes en fabrication additive et impression 3D. Quels sont les acteurs qui travaillent sur la normalisation en fabrication additive et coopèrent à l’échelle internationale ? Présentation !

Les avantages de la fabrication additive sont bien connus. Les limitations sont également assez importantes et peuvent compromettre la croissance future de l’industrie. Actuellement, la fabrication additive permet et facilite la production en quantités diverses de produits qui peuvent être personnalisés individuellement, tout en réduisant la consommation d’énergie, le coût et l’empreinte carbone de l’opération ou encore en raccourcissant les chaînes d’approvisionnement. La technologie présente cependant un certain nombre de limites liées aux caractéristiques des technologies existantes et à l’état actuel de son développement. Celles-ci peuvent être liées aux caractéristiques mêmes des technologies de fabrication additive, qui ne peuvent être résolues que par un développement et une augmentation de leurs capacités actuelles, ou aux limitations non technologiques – manque d’adaptation ou d’expérience des technologies – qui empêchent la pleine exploitation des capacités.

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Les limites technologiques et non technologique de la fabrication additive - en anglais. (Crédits : EDA AM State of the Art & Strategic Report)

Limites technologiques en fabrication additive

Les principales limites technologiques sont les suivantes :

  • Les capacités des machines, qu’il s’agisse du volume de fabrication, de la vitesse d’impression, des résolutions ou encore des contrôles des processus.
  • Les matières premières ayant des coûts élevés et entraînant pour certaines des risques de manutention.
  • Les coûts élevés de la technologie, de la maintenance, des formations spécialisées, mais également l’investissement de départ.
  • Les applications à grande échelle ayant des coûts unitaires plus élevés, ou encore des tailles de pièces limitées.
  • La qualité des pièces comme la porosité, la précision, le comportement aux contraintes ou encore la reproductibilité.
  • Enfin, le déploiement de la technologie entraînant des besoins en sécurité, en formation spécialisée et en infrastructures.

Les principales limites non technologiques ne sont pas seulement liées au manque de compétences en conception et en ingénierie ainsi qu’à l’absence d’opérateurs techniques, mais plus particulièrement aux problèmes de normalisation, de qualification et de certification. Les limites en termes de normalisation sont les suivantes :

  • L’absence de directives de conception. Plusieurs technologies de fabrication additive ont des caractéristiques différentes qui nécessitent des directives de conception spécifiques, tandis que les produits logiciels actuels n’ont pas encore le potentiel ou les capacités nécessaires pour aider l’ensemble des applications de conception.
  • L’absence d’équipements standards. De nombreuses technologies fonctionnent sur différentes machines, chacune avec des spécifications de matériaux différentes, de volumes de fabrication, de précisions, d’épaisseurs de couche, etc. Il est difficile pour les utilisateurs potentiels d’avoir un planning de normalisation clair en ce qui concerne, par exemple, le post#traitement des pièces fabriquées.
  • L’absence de normes pour la production. Les applications en fabrication additive connaissent une forte croissance mais nécessitent la normalisation de l’ensemble de la chaîne de valeur industrielle.
  • L’absence de tests standards pour les produits imprimés. L’une des principales préoccupations concernant les technologies de fabrication additive provient, sans doute, de leur capacité à donner naissance à des pièces et des produits offrant des possibilités et des comportements similaires à ceux obtenus avec les technologies de fabrication traditionnelles. La particularité de chaque ensemble procédé/machine/matériau peut avoir un impact sur le comportement des pièces ou des produits, nécessitant un processus standard pour garantir la qualité et la fiabilité.

Les limites se situent également au niveau des qualifications et des certifications :

  • L’absence d’expérience de qualification. Le manque de normes en fabrication additive signifie que lorsqu’une société souhaite intégrer cette technologie, elle doit le faire selon ses propres critères et systèmes, ce qui nécessite des efforts et des investissements importants. 

« Les normes sont des documents de référence qui représentent un consensus entre les acteurs et définissent des caractéristiques et des règles volontaires dans un secteur spécifique. »

  • L’absence d’expérience en matière de certification. Les organisations manquent également de références sur la manière d’accréditer la capacité d’un processus de fabrication additive. Ceux-ci dépendent des clients permettant de définir des processus traçables, reconnaissables et crédibles par toutes les parties intéressées.
  • L’absence de lignes directrices pour la qualité et le contrôle internes. Le manque actuel de guides détaillés et accessibles au public sur les processus de mise en œuvre, la qualification ainsi que la certification des technologies de fabrication empêchent ces dernières d’être sérieusement prises en compte par les utilisateurs potentiels.

Caractéristiques et mise en œuvre des normes

Les normes en fabrication additive sont développées pour garantir les produits imprimés, les services et les systèmes, ceux-ci devant être sûrs, fiables et cohérents. Elles visent à promouvoir la connaissance du secteur, à stimuler la recherche et à encourager la mise en œuvre de la technologie. Les normes sont des documents de référence qui représentent un consensus entre les acteurs et définissent des caractéristiques et des règles volontaires dans un secteur spécifique. Les repères qu’ils définissent sont basés sur les connaissances collectives des parties prenantes, qui peuvent ensuite être évaluées et mises à jour en permanence. De cette manière, la normalisation est un facteur clé pour l’introduction à grande échelle de toute technologie. En ce qui concerne les technologies de fabrication additive, les pratiques normalisées sont particulièrement importantes pour plusieurs raisons :

  • Les pratiques standardisées aident à créer une conformité entre les différentes organisations et industries utilisatrices de la fabrication additive. Cette dernière englobe de nombreux procédés et matériaux, très différents, qui peuvent prêter à confusion. De nombreux fabricants de systèmes ont mis en place des noms de procédés et des désignations de matériaux uniques afin de se différencier de leurs concurrents, mais de nombreux systèmes utilisent des procédés et des matériaux similaires. Il existe déjà un système standard permettant de regrouper les procédés et les matériaux et de les catégoriser en familles.
  • Les pièces sont conçues directement à partir d’un fichier numérique et peuvent donc être fabriquées dans des lieux différents avec diverses machines.
  • Les produits imprimés possèdent des propriétés qui peuvent être différentes de celles produites de manière conventionnelle. La fabrication additive est un processus sensible dans lequel chaque « pixel » de la pièce est fabriqué individuellement, et où de nombreux paramètres peuvent influer sur la qualité. Une telle particularité constitue un obstacle à une large qualification de la technologie dans des applications critiques.
  • La fabrication additive est capable de créer des pièces de haute qualité, mais la technologie et son application ne sont pas suffisamment avancées pour garantir la qualité sur une production prolongée. Un manque de surveillance et de contrôle des processus en est en partie la cause, et des normes de qualité pour les matériaux, les processus et les essais de pièces peuvent être la solution. L’élaboration de normes aide à résoudre ce problème.

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