La fabrication additive
et la voie de la durabilité
Aujourd’hui, le développement durable est devenu une priorité dans tous les secteurs industriels. La nécessité d’équilibrer la croissance économique et la préservation de l’environnement pousse à rechercher des technologies innovantes pour réduire l’impact environnemental à tous les stades du processus industriel, y compris la fabrication des produits. Dans ce contexte, la fabrication additive s’impose comme une solution innovante et efficace pour son potentiel de réduction de la quantité de matières premières nécessaires et de déchets générés. A tel point qu’elle est déjà considérée comme l’un des piliers fondamentaux de l’industrie 4.0.
Qu’est-ce que la fabrication additive ?
Traditionnellement, la fabrication de produits se fait en retirant de la matière d’un bloc solide par différents procédés, tels que le découpage, le perçage ou l’émaillage. A ce processus de « fabrication soustractive » s’oppose la « fabrication additive », où la production de biens se fait par l’agrégation de revêtements matériels. Cette addition se fait couche par couche jusqu’à ce que la forme préalablement définie dans un modèle numérique soit atteinte, de sorte que seule la quantité exacte de matériau nécessaire à la création de la pièce est utilisée.
Principes fondamentaux
de la fabrication additive
Le point de départ de tout travail réalisé par fabrication additive est la conception numérique de la pièce. Les modèles tridimensionnels, créés à l’aide d’un logiciel de conception, sont ensuite traduits en couches bidimensionnelles qui peuvent être construites successivement à l’aide d’une imprimante 3D. Les matériaux utilisés sont très variés : plastiques, métaux, céramiques, composites et même biomatériaux.
Les principales technologies
de fabrication additive sont aujourd’hui :
- Modélisation par dépôt en fusion (FDM) : elle utilise des filaments thermoplastiques chauffés et extrudés pour construire la pièce couche par couche. C’est l’une des technologies les plus accessibles et les plus courantes, en particulier pour l’utilisation domestique et le prototypage…
- Frittage sélectif par laser (SLS) : il utilise des lasers à haute puissance pour fusionner des particules de poudre de matériaux comme le plastique ou le métal, afin de former des structures solides. Ce procédé est idéal pour les pièces complexes et durables…
- Stéréolithographie (SLA) : solidifie des résines liquides photosensibles couche par couche à l’aide d’un laser ultraviolet. Elle permet de produire des pièces très détaillées et des finitions de surface de grande qualité.
- Laser direct de métaux (DMLS) : conçue pour les matériaux métalliques, cette technologie permet de fusionner des poudres métalliques à l’aide de lasers. Elle est largement utilisée dans les secteurs de l’aérospatiale et de la médecine pour sa capacité à créer des pièces de haute précision et de grande résistance.
- Jet de liant : utilise un liant qui lie des fines couches de poudre, qui sont ensuite solidifiées par des processus secondaires tels que le frittage. Il s’agit d’une technologie efficace pour la production en masse de pièces complexes…
L’impact de la fabrication additive
sur le développement durable
Réduction des déchets de matériaux
L’un des avantages les plus évidents de la fabrication additive est la réduction drastique des déchets de matériaux par rapport au processus soustractif traditionnel. Par exemple, lors de la fabrication de composants métalliques par fraisage, jusqu’à 90 % de la matière première est perdue. Alors qu’avec la fabrication additive, ce gaspillage peut être quasiment inexistant. Cet avantage est particulièrement important pour la fabrication de composants coûteux, tels que le titane dans l’industrie aérospatiale.
Optimisation de la conception et efficacité énergétique
La possibilité de fabriquer des géométries complexes sans pénaliser les coûts permet de concevoir des composants optimisés qui ne seraient pas réalisables avec les techniques traditionnelles. Par exemple, les structures légères en treillis créées par fabrication additive offrent un rapport poids/résistance optimal. Ce qui réduit la consommation d’énergie pendant l’utilisation du produit final.
En autre, la réduction de poids souvent obtenue grâce à la fabrication additive, que ce soit grâce aux nouvelles conceptions permises ou à l’utilisation d’un nouveau matériau pour la fabrication des composants, peut se traduire par des économies de carburant substantielles dans des secteurs clés comme le transport de marchandises. Cela se traduit par une réduction des émissions de CO₂ et donc réduit l’impact sur le changement climatique.
Production locale et décentralisée
Un autre avantage de la fabrication additive est la production à la demande, à proximité du point d’utilisation. Cette décentralisation réduit considérablement les besoins en matière de transport et d’entreposage. Deux des principaux facteurs d’émissions de gaz à effet de serre dans les chaînes traditionnelles d’approvisionnement. En autre la possibilité de fabriquer des pièces sur place, au lieu de régions éloignées, réduit la dépendance à l’égard d’un système logistique complexe.
Utilisation de matériaux recyclés
Le développement de matériaux plus durables favorise l’adoption de la fabrication additive dans des contextes comme l’éco-conception. Les bioplastiques du type PLA (acide polylactique), dérivés de matières premières biologiques comme le maïs, représentent des alternatives viables aux plastiques à base de pétrole.
De même, l’utilisation de matériaux recyclés est également en hausse. Ce qui permet aux produits imprimés en 3D de contribuer à l’avancement de l’économie circulaire.
L’engagement de Genesal Energy
dans la fabrication additive
Si l’entreprise Genesal Energy avait déjà testé la fabrication additive dans le cadre du projet NextFactory. Ce n’est qu’en 2024 qu’elle a franchi la dernière étape vers l’intégration de cette technologie dans ses processus industriels. Dans le cadre d’un projet cofinancé par la Xunta de Galicia, l’entreprise a acquis une imprimante 3D de pointe dans le but de réduire l’empreinte carbone de ses groupes électrogènes.
L’une des premières initiatives a été l’application de cette technologie à la conception de la gamme standard de groupes électrogènes de l’entreprise. Après des calculs appropriés et divers tests de modélisation et d’application de matériaux, il a été démontré que l’utilisation de composants imprimés en 3D permet non seulement de réduire le gaspillage de matériaux, mais aussi d’optimiser les performances de l’équipement. Les résultats sont si prometteurs que Genesal Energy prévoit d’étendre l’utilisation de ces techniques à d’autres projets à l’avenir.
Outre les avantages environnementaux, cette technologie ouvre également de nouvelles possibilités de personnalisation des produits et de fabrication de pièces complexes qui améliorent l’efficacité opérationnelle des groupes électrogènes. Cela renforce l’engagement de Genesal Energy en faveur de l’innovation et de la durabilité dans le secteur des énergies critiques.
