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16 octobre 2019

Innovations et tendances en fabrication additive : retour sur le salon 3D Print 2019

Le salon 3D Print, qui s’est déroulé du 4 au 6 juin 2019 à Lyon, est depuis quelques années le salon de référence en France pour les acteurs de la fabrication additive avec un peu plus de 200 exposants. Pour cette édition, Allizé Plasturgie et la Plateforme Technologique du Lycée Arbez Carme étaient fiers de s’associer pour présenter leur plateforme d’expertise en fabrication additive au service des entreprises et de la formation.

Dans le cadre de ce salon, Allizé-Plasturgie et la Plateforme Technologique du Lycée Arbez Carme ont également mis en place une mission de veille pour mettre en évidence les dernières tendances et les innovations matières et process dans le secteur de la fabrication additive.

Un webinaire a été organisé à destination des industriels rassemblant près de 80 participants. Une rediffusion est disponible dans l’espace adhérent du site internet d’Allizé Plasturgie.

Cette mission de veille sur le salon 3D print a permis de confirmer les grandes tendances suivantes :

  • Une gamme de matériaux de plus en plus importante et de plus en plus technique
  • Une réduction des coûts matières notamment pour les applications de production et une diminution des coûts machine qu’il s’agisse des technologies fil mais également résines
  • Le développement d’outillages imprimés en 3D notamment pour l’injection permettant de réaliser des prototypes bonne matière ou d’envisager des petites séries.
  • La production séries notamment dans le secteur cosmétique et automobile.

Tendances matériaux fabrication additive : Des matériaux disponibles de plus en plus techniques

Le salon 3D Print confirme le développement de nouveaux matériaux pour la fabrication additive notamment sur les technologies thermoplastiques basées sur l’extrusion de filaments (FFF). Outre les traditionnels PLA et ABS, plusieurs extrudeurs de filament (Arianeplast, Tag3D, Polymix, Capifil, Kimya…) étaient présents pour mettre en avant leurs solutions basées sur des matériaux techniques tels que les PP, PA, POM voir des matériaux hautes performances comme les PPS, PEI, PEKK ou PEEK. Ces matériaux étaient généralement renforcés avec des charges carbone ou verre permettant d’obtenir des pièces avec de bonnes propriétés mécaniques et thermiques. Concernant les technologies sur base poudres, Ricoh présentait sur la technologie frittage de poudres (SLS) des pièces réalisées dans un matériau utilisé couramment en injection le PA6 renforcé verre permettant de réaliser des prototypes fonctionnels et des performances proches de la pièce injectée. Autre matière présentée par Ricoh et peu courante en fabrication additive est le PP pour la technologie SLS.

Elkem présentait le silicone, nouvelle matière disponible pour la Fabrication Additive permettant d'associer les caractéristiques uniques des silicones comme la bio compatibilité, la tenue aux hautes températures, la résistance aux UV, ozone etc. La technologie utilisée pour imprimer le silicone est basée sur l’extrusion et permet de réaliser des pièces avec différentes duretés et Elkem a développé des partenariats avec différents fournisseurs d’équipements.

Pièces en silicone, Pièces en TPU
Pièces en TPU

Légende photo 1 - haut à gauche   : Pièces en silicone, Elkem
Légende photo 2 - haut à droite : Pièces en TPU, Raise
Légende photo 3 - en bas : Pièces en TPU, Eos, SLS

Outre le silicone, les matériaux souples étaient bien représentés sur le salon notamment avec les élastomères thermoplastique TPE : polyuréthane TPU, styrènique TPS, copolyester TPC). Stratasys présentait leur TPU 92ShA permettant de réaliser des prototypes flexibles avec une excellente tenue à l’abrasion, notamment pour la fabrication de tuyaux flexibles. Pollen basée sur l’utilisation de granulés s’affranchit de l’extrusion du filament et offre une liberté de matériaux souples jusqu’à des duretés de 0ShA. Les technologies poudres comme le SLS permettent également l’utilisation de TPU ou TPC notamment pour la fabrication de semelles souples. La technologie CLIP développée par Carbon et disponible chez Erpro permet également des solutions matières variées sur base polyuréthane et avec d’excellentes propriétés d’aspect. La couleur était également un sujet récurrent sur ce salon notamment avec la nouvelle génération des machines HP basée sur la technologie MJF (Multi Jet Fusion) qui permet pour la première fois de réaliser des pièces fonctionnelles et colorées sur base polyamide. Grafe, fabricant de mélanges maitres a développé des solutions spécifiques pour la technologie FFF permettant d’obtenir des effets nacrés, irisés sur des pièces imprimées. Grâce à la technologie Polyjet (base résine), Stratasys a développé des imprimantes certifiées Pantone® et permet de réaliser des prototypes avec plusieurs matériaux avec des couleurs vives et réalistes.

machines HP basée sur la technologie MJF
prototypes avec plusieurs matériaux avec des couleurs vives et réalistes.

Légende - photos en haut : Pièces couleurs avec HP MJF
Légende - photos en bas  : Pièces couleurs avec Polyjet, Stratasys

Tendances process fabrication additive 

De nombreux solutions basées sur les technologies dépôt de fil FFF étaient présentés. Staker présentait un système avec 4 têtes d’extrusion permettant d’imprimer plus rapidement plusieurs pièces sur un plateau. Le centre technique IPC présentait l’imprimante Blackbelt permettant de fabriquer en continu grâce à son système de tapis roulant et un extrudeur positionné à 45°. Cette solution était associée avec un broyeur et une extrudeuse de bureau. La gamme des machines pour l’extrusion de matériaux hautes performance se développe avec des couts compétitifs. Ces machines permettent des températures d’extrusion supérieures à 400°C et des enceintes régulées à 250°C (Roboze, Spiderbot, …). Ces températures extrêmes permettent de réaliser des pièces en PEEK, PEI… La seule technologie représentée sur le salon utilisant des granulés est Pollen. Ce dernier utilise des matières de commodités telles que l’ABS, le PP et le PA ainsi que des élastomères comme le TPE et le TPU.

Des outillages en fabrication additive 

La problématique principale de la fabrication additive pour les transformateurs est de pouvoir réaliser des prototypes rapidement dans la bonne matière et le bon processus. La solution présentée notamment sur le stand du programme de recherche Acapulco qui a pour but de développer une solution innovante de production d’outillages polymères via la fabrication additive pour diminuer le coût et le temps de réalisation. Ces empreintes polymères seront capables de supporter une campagne d’injection de pièces en petite série. Les avancées du programme permettent aujourd’hui de fabriquer des empreintes en 4h, de tester 5 itérations différentes en une journée et de produire plus d’un millier de pièces sur une dizaine de matières allant du PP, de l’ABS jusqu’au PA6 30% fibres de verre. Les outillages réalisés dans le cadre du 3D print ont permis d’injecter jusqu’à 5000 pièces dans une matière PP chargé fibre de bois. Ricoh présentait également des outillages réalisés en stéréolithographie alors que sur le stand de Gepman, les outillages étaient réalisés en PEEK via la technologie FDM Stratays. Ce dernier présentait sur son stand des applications thermoformage.

Moules imprimés en 3D, PEEK Gepman Moules imprimés en 3D, SLA, Ricoh

Légende : Moules imprimés en 3D, PEEK Gepman
Légende : Moules imprimés en 3D, SLA, Ricoh

Fabrication additive en séries

Pour terminer, la salon 3D print a permis également de confirmer que la fabrication additive n’était plus seulement destinée à la fabrication de prototypes mais est devenu une réalité pour la réalisation de grandes séries. La fabrication de 1 million de pièces par mois grâce à la technologie SLS pour le secteur cosmétique démontre que la fabrication additive vient de passer un cap qui devrait se confirmer sur de nouvelles applications. BMW acteur incontournable dans l’impression 3D depuis plusieurs année a produit plus d’1 million de pièces en impression 3D et destine cette technologie notamment à la personnalisation de pièces.

 

Personnalisation de pièces en SLS, Eos

Légende : Personnalisation de pièces en SLS, Eos

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