Fabrication additive : concevoir autrement - Optimisation topologique et (re-)conception avec prise en compte des contraintes d’une gamme de fabrication par procédé additif

Qu’il s’agisse de pièces de fusées, d’automobiles, de ponts ou de viande, la fabrication additive (FA) bouleverse les idées reçues et redéfinit complètement le champ des possibles dans de très nombreux domaines d’activité. Mais, comme toute nouveauté, le procédé suscite autant d’espoir qu’il réserve de surprises (bonnes ou mauvaises) à celles et ceux qui souhaitent utiliser ce nouveau moyen de fabrication. Plus connue sous la dénomination « impression 3D », la fabrication additive consiste à venir déposer de la matière (plastique ou métallique principalement) de manière spécifique pour répondre à certaines contraintes de géométrie, poids, optimisation des propriétés mécaniques ou physiques. On retrouve ainsi cette technique de fabrication de manière générale chez des particuliers, dans les ateliers de prototypage et dans les industries de pointe telles que l’aérospatiale et l’aéronautique. Le principe de base est assez simple : il consiste à agréger de la matière par couches successives dans un environnement souvent contrôlé (température et composition gazeuse). La matière première peut prendre différentes formes : solide (filament), poudre, liquide. Dans le domaine de l’ingénierie mécanique, le problème fondamental concerne le lien entre le procédé de fabrication (ou d’impression), la matière et la géométrie de la pièce finale. Le choix de la technologie de fabrication additive et du matériau va être conditionné par plusieurs facteurs comme la complexité géométrique, les dimensions, les propriétés matériau ou le prix.

Qu’elle soit alternative ou complémentaire des techniques conventionnelles par enlèvement de matière ou déformation plastique, la FA révolutionne de nombreux domaines industriels. De la réalisation de pièces monolithiques à forte valeur ajoutée à la fonctionnalisation, en passant par le prototypage rapide, les possibilités sont multiples. La chaîne de valeur de la FA est cependant plus complexe. Outre les moyens de fabrication spécifiques sur lesquels elle repose, elle nécessite des règles de conception fondamentalement différentes car elle impose de nouvelles contraintes techniques. De la CAO, du choix matériau ([BM 7 935] et [BM 7 937]) au programme machine et à l’industrialisation, il faut ainsi redéfinir complètement la manière de penser du cahier des charges à la maintenance des produits issus de la FA.