Rapid.Tech – une expertise concentrée pour la fabrication additive

Lors de sa 11e édition les 14 et 15 mai 2014, Rapid.Tech d'Erfurt a renforcé sa position en tant que l’un des principaux points de rencontre internationaux pour la fabrication additive. Environ 3 500 visiteurs de 20 pays se sont informés durant ces deux jours sur les dernières avancées, tendances et applications. L’occasion leur a été donnée non seulement par plus de 78 exposants, mais aussi par 60 conférences de conférenciers de renom issus du monde scientifique, de la recherche et de l’industrie. Ils ont souligné : la fabrication additive est une technologie clé de la prochaine révolution industrielle – et dans certains secteurs, celle-ci a déjà commencé. Quasiment en même temps, du 15 au 17 mai, s’est tenue la deuxième Fab.Con 3D, le seul salon professionnel en Allemagne dédié à l’impression 3D pour le grand public.

Depuis 2004, Rapid.Tech à Erfurt permet aux initiés comme aux nouveaux venus, chercheurs et utilisateurs ainsi qu’aux fournisseurs de machines et de matériaux pour la fabrication additive, un échange de connaissances intensif, pratique et intersectoriel. Avec une journée dédiée aux utilisateurs, une journée pour les concepteurs, ainsi que des forums spécialisés sur l’aéronautique, la technologie médicale, le CAD/CAM et le prototypage rapide en odontologie, l’événement de cette année proposait une offre de conférences sur la fabrication additive, unique en son genre.

LA FABRICATION ADDITIVE INFLUENCE DURABLEMENT LA FUTURE PRODUCTION

Les procédés de fabrication additive passent désormais de la technologie de prototypage rapide à la production en série dans de plus en plus de secteurs. Dr. Olaf Rehme, ingénierie, Siemens AG, a présenté dans son discours d’ouverture des exemples de l’utilisation industrielle déjà mise en œuvre aujourd’hui et a constaté que la chaîne de processus de la fabrication additive est très exigeante en savoir-faire. Il a ensuite abordé les opportunités et les défis. Parmi les développements nécessaires, Rehme a cité notamment les matériaux, les règles de conception pour les pièces, le rapport entre productivité et coûts, ainsi que la surveillance des processus et le contrôle qualité. En conclusion, il a indiqué que les produits pourraient à l’avenir être stockés davantage dans des bases de données que dans des entrepôts, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives. « La fabrication additive – un changement de jeu pour l’industrie manufacturière ? » – cette question a été abordée par le deuxième conférencier principal, Dr.-Ing. Bernhard Langefeld, Roland Berger Strategy Consultants. Sur la base des résultats d’une étude récente, il a montré qu’avec l’évolution continue de la fabrication additive vers un procédé de fabrication en série, une nouvelle chaîne de valeur pour les matériaux, le développement et la sous-traitance s’est établie. Avec un volume de marché total estimé à environ 1,7 milliard d’euros en 2012, une multiplication par quatre est prévue dans la prochaine décennie. Cette croissance prévue inclut également une utilisation accrue de composants haute technologie fabriqués par additive en métal. Parmi les raisons évoquées par Langefeld, on trouve notamment les taux de fabrication plus élevés attendus, par exemple grâce à l’utilisation de plusieurs lasers plus puissants, ainsi que des trajectoires de faisceau optimisées et des réductions de coûts pour les poudres métalliques. Cette combinaison de flexibilité et d’autres avantages des procédés de fabrication additive fait de cette technologie une clé pour la production de pièces plus performantes, la réduction des délais de développement, la flexibilisation de la fabrication et la réalisation de l’industrie 4.0. Les deux conférences principales suivantes ont porté sur des solutions innovantes pour la fabrication additive. Ainsi, Dr.-Ing. Oliver Keßling a présenté le nouveau procédé industriel de fabrication additive par le biais de l’ARBURG Kunststoff-Freeformer (AKF). Il permet de produire des pièces complexes à partir de plastiques de série. Friedemann Lell, Sauer GmbH/DMG Mori Seiki, a informé sur le Lasertec 65 AM, une solution innovante pour la fabrication additive en qualité de pièce finie. Cette solution hybride, la première au monde, intègre une machine-outil 5 axes complète et la méthode de construction laser générative.

Journée des utilisateurs – nouvelles technologies

Avec l’augmentation de l’utilisation de la fabrication additive en production en série, le choix de procédés, de processus et de machines s’élargit également. La journée des utilisateurs de cette année a offert un aperçu détaillé lors de 13 conférences. Vasyl Kashevko, Institut des machines-outils et de la gestion des usines IWF, Université technique de Berlin, a présenté un nouveau test développé pour étudier les limites de conception des procédés de fabrication additive. Il permet d’évaluer, lors de l’utilisation de nouveaux matériaux, les options de mise à l’échelle et les limites de fabrication pour différentes caractéristiques de conception, en se basant sur les matériaux utilisés dans le Laser Metal Fusion. Christian Polzin, Université de Rostock, a présenté un nouveau procédé d’impression 3D pour la fabrication de pièces en céramique à partir d’alumine et de carbure de silicium. Ces deux matériaux de base sont largement utilisés dans le domaine des céramiques techniques. Par exemple, des plaquettes de coupe ou des aides à la frittation sont fabriquées à partir d’alumine, tandis que le carbure de silicium sert à produire des éléments de brûleurs ou des paliers lisses. D’autres conférences ont abordé le sérigraphie 3D, permettant de produire en série des pièces miniaturisées, la technologie innovante et respectueuse de l’environnement de l’eColouring, le matériel open source, de nouvelles technologies d’impression et le développement de logiciels. Au programme figuraient également des retours d’expérience d’utilisateurs, comme Theresa Swetly, BMW AG Munich, qui a présenté les possibilités d’utilisation de composants fabriqués par la fabrication additive pour sécuriser les pièces dans le cockpit d’un véhicule chez le constructeur bavarois.

Journée des concepteurs – possibilités et limites des procédés additifs

La liberté de conception et de construction quasi illimitée est l’un des plus grands avantages de la fabrication additive. En même temps, cette liberté représente l’un des plus grands défis pour les concepteurs. La conception de pièces fabriquées par procédé génératif obéit à ses propres règles, auxquelles les huit conférences de la journée des concepteurs du 15 mai 2014 ont été consacrées. Ces conférences ont notamment abordé l’élargissement du champ d’application des règles de conception précédemment établies pour différentes conditions aux limites lors du frittage laser, ainsi que le développement et la conception d’une pièce de structure pour véhicule de course en métal, avec une optimisation topologique assistée par FE pour la fabrication additive. Alexander N. Steiner, netfabb GmbH, a présenté une solution logicielle innovante permettant de développer par calcul des structures complexes, inspirées des motifs naturels. Lors de la fabrication additive qui suit, il est possible, simplement en modifiant la structure à partir de matériaux connus, de créer des pièces aux propriétés nouvelles. Fabian Riß, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), a présenté une nouvelle approche de conception pour le dimensionnement en fonction des charges de pièces sandwich. La méthode permet d’adapter et d’optimiser géométriquement des structures en nid d’abeille pour qu’elles supportent efficacement les charges, en les adaptant à une surface libre. En lien avec la fabrication additive, cette approche permet de mieux exploiter le potentiel de légèreté par rapport à la fabrication conventionnelle. Elle permet également d’intégrer d’autres fonctions, comme une meilleure liaison de la couche de revêtement ou la réduction de l’effet de télégraphie.

LA FABRICATION ADDITIVE – un potentiel important dans l’aéronautique

Dans l’aéronautique, la fabrication additive est une technologie déjà utilisée de manière productive dans certains domaines. Stephan Eelman, The Boeing Company, l’a souligné dans sa présentation. Il a donné un aperçu des principaux domaines d’application de la fabrication générative chez le plus grand constructeur aéronautique mondial et a présenté quelques exemples sélectionnés. Sur cette base, Eelman a ensuite expliqué les exigences et les défis liés à la transition des différents processus et matériaux de la fabrication rapide à la production en série de pièces d’avion. Alexander Altmann, Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH, a présenté une nouvelle approche pour fabriquer des blocs de vannes hydrauliques pour l’aéronautique à l’aide de la technique de fusion laser sélective (SLM). Il a montré les résultats d’une étude dans laquelle, par rapport aux composants fabriqués de manière conventionnelle, il a été possible d’économiser jusqu’à 55 % de poids tout en maintenant des performances et des coûts de fabrication comparables. Par ailleurs, la manifestation de deux jours, comprenant 13 conférences, a également abordé le projet européen de recherche collaborative RepAIR : douze institutions étudient sous la direction de l’Université de Paderborn le potentiel de la fabrication additive dans la maintenance aéronautique. Des partenaires comme Boeing et Lufthansa Technik testent des scénarios d’application globale dans les processus de maintenance et de réparation, en tenant compte de thèmes tels que les exigences de certification dans le secteur aéronautique, ainsi que des aspects économiques et des facteurs influençant la fabrication additive. En outre, des possibilités offertes par de nouvelles fonctionnalités logicielles pour la conception de structures en treillis et l’exploitation des avantages spécifiques de la fabrication additive ont également été présentées.

Nouvelles possibilités pour des solutions personnalisées en technologie médicale

Les procédés génératifs gagnent également en importance dans le domaine de la technologie médicale. Cela a été confirmé par les douze conférences du forum spécialisé de deux jours en médecine. Les tendances en matière de traitement tissulaire ont été présentées par Paulo Bártolo, Université de Manchester, sous le terme de Biomanufacturing. La fabrication et la modification de principes actifs pour des implants en céramique complexes et des échafaudages par impression 3D en poudre ont été expliquées par le professeur Dr. Uwe Gbureck, Université de Würzburg. Il a montré d’une part que les biocéramiques à base de ciments de phosphate de calcium ou de magnésium, en raison de leur similitude avec la phase minérale de l’os, conviennent comme matériau de substitution osseuse. D’autre part, il a abordé la modification de ces structures avec des principes actifs tels que des antibiotiques ou des additifs favorisant la cicatrisation. La fabrication par impression 3D d’implants à base de phosphate de calcium et le post-traitement de structures osseuses céramiques imprimées en 3D ont également été évoqués. Ronny Hagemann, Laserzentrum Hannover, a présenté une méthode de fusion laser sélective pour des alliages de platine-iridium. Ce matériau, en raison de ses propriétés biologiques et électriques exceptionnelles, est privilégié pour les implants biomédicaux tels que les stimulateurs cardiaques. Les essais ont permis de produire de manière reproductible des couches homogènes, entièrement intégrées au substrat. Une série de conférences a également porté sur des applications pratiques de la fabrication additive en clinique. Ainsi, le Dr Philipp Fürnstahl, UniversitätsSpital Balgrist, a souligné que la fabrication additive est désormais présente en salle d’opération. Dans cette clinique, les opérations de 100 patients ont déjà été planifiées en 3D et réalisées avec succès à l’aide de guides spécifiques au patient.

Progrès en impression 3D en odontologie

La technologie numérique s’impose à la fois dans les cabinets dentaires et dans les laboratoires de prothèses dentaires à marche forcée. Le forum spécialisé « CAD/CAM et prototypage rapide en odontologie » a informé en deux jours lors de douze conférences sur l’état actuel et les dernières avancées. Emidio Marco Cennerilli, EGS S.r.l., a présenté les dernières tendances en médecine dentaire numérique et les technologies disponibles actuellement. Il a également montré comment les nouvelles technologies numériques peuvent optimiser la communication entre le dentiste, le patient et le laboratoire. Une comparaison des propriétés optiques et mécaniques des systèmes entièrement céramiques (céramique vitreuse Leuzit, céramique lithium disilicate et zirconium translucide), adaptées à la fabrication numérique de restaurations monolithiques, a été présentée par le Dr Sascha Cramer de Clausbruch, Wieland Dental + Technik GmbH. Des premières expériences cliniques avec le système Replicate ont été présentées par le Dr Anna Jacobi, dentistes Jacobi, Fendt & collègues. La procédure a été expliquée lors de la conférence. La particularité est que l’implant personnalisé, basé sur une image DVT et la situation clinique numérisée avant l’extraction, est planifié et conçu. La pose de l’implant, simulant la racine, équipé d’un pilier en zirconium personnalisé, se fait immédiatement après l’extraction dans l’alvéole existante.

Nouveautés à toucher

Cette année, Rapid.Tech a offert beaucoup de nouveautés non seulement dans les forums spécialisés, la journée des utilisateurs et la journée des concepteurs, mais aussi dans le hall d’exposition. Par exemple, EOS GmbH a choisi Rapid.Tech pour la première mondiale de son nouveau système métallique EOSINT M 290. « Notre participation au salon a déjà été très réussie par le passé. C’est pourquoi nous avons décidé de présenter la nouvelle machine en direct ici, et l’intérêt a largement dépassé nos attentes », rapporte Stephan Wein, responsable des ventes régionales chez EOS. Les exposants de Rapid.Tech ont également constaté une demande accrue pour les machines en métal. Frank Borkenhagen, Sales Manager Germany chez Praxair Surface Technology GmbH, en a profité pour préciser : « Nos poudres métalliques pour le procédé de projection thermique peuvent en grande partie aussi être utilisées pour la fusion laser. C’est pourquoi nous avons décidé d’exposer pour la première fois lors de Rapid.Tech. Nous avons rencontré un grand intérêt et sommes très satisfaits de notre participation. Je suis donc convaincu que nous exposerons à nouveau en 2015. »