Triptyque matériaux/procédés/machines en fabrication additive
Fabrication additive - Principes généraux

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 ou services, et 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 (16 juillet 1984) en lien avec la Fabrication Additive (FA) déposé par l’équipe de Jean-Claude André (CNRS), d’Alain Le Méhauté (Alcatel) et Olivier de Witte (Cilas) 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 recensait une cinquantaine de fabricants en 2015. Depuis, le paysage s’est profondément transformé : l’offre s’est fortement diversifiée et le nombre d’acteurs a nettement augmenté, porté par la multiplication des procédés, l’élargissement des marchés applicatifs et l’industrialisation du secteur. Ainsi en 2024, plus de 130 fabricants proposaient des systèmes métalliques, auxquels s’ajoutent les nombreux constructeurs spécialisés dans les polymères, les céramiques ou les équipements hybrides.

La FA impacte aujourd’hui tous les domaines de l’industrie et notamment les industries automobile, aéronautique et médicale. Parallèlement, l’essor récent de l’intelligence artificielle et des outils génératifs contribue à accélérer ces transformations, en apportant de nouvelles capacités d’optimisation et d’automatisation au sein de la chaîne numérique.

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. Par la suite, la FA s’est rendue plus accessible via la structuration de la chaîne logicielle : outils de préparation de fabrication et de génération de support, simulation et compensation, optimisation (dont topologique), automatisation du post-traitement et outils de pilotage/traçabilité, contribuant à sécuriser et industrialiser les usages.

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.