Avancées des « technologies rapides »

Vous vous souvenez du réplicateur de Star Trek ? Celui à qui le capitaine Picard demandait de lui servir du « thé, Earl Grey, chaud ? ». Grâce aux avancées et à la rapidité des technologies modernes, cette histoire de science-fiction fantastique pourrait bien un jour devenir réalité.

L’appellation « technologies rapides » englobe un grand nombre de technologies différentes permettant de créer rapidement des prototypes et pièces solides 3D à partir de données CAO 3D. Elles comprennent : la numérisation 3D et l’ingénierie inverse, le prototypage rapide (stéréolithographie, frittage laser sélectif (SLS) et impression 3D) et l’outillage rapide, qui consiste à utiliser directement ou indirectement un prototype rapide comme matrice d’outillage pour la création de moules.

L’ingénierie inverse est le processus qui consiste à démonter un objet ou un produit pour voir comment il fonctionne, dans le but de le dupliquer ou d’en améliorer la conception. Pour cela, on numérise des objets physiques au moyen de scanners 3D ; le nuage de points de données qui en résulte sert à générer un modèle 3D du produit.

Plusieurs avancées technologiques récentes ont permis de simplifier la phase de connexion entre les données numérisées 3D et les modèles CAO paramétriques, qui était auparavant la plus difficile à mener à bien. Les logiciels de modélisation de l’intention de conception facilitent ce processus en extrayant l’intention de conception initiale à partir d’un modèle physique numérisé. Cette avancée technologique a abouti à un nouveau développement remarquable : l’échange paramétrique. L’échange paramétrique permet de compléter la connexion entre les nuages de points et la CAO ; en établissant une connexion intelligente avec les données CAO, il rend ainsi possible la reconstruction native automatique de la géométrie.

Des prototypes… pronto.

L’expression Prototypage rapide (RP) fait référence à l’ensemble des techniques utilisées pour fabriquer rapidement un modèle à l’échelle d’une pièce ou d’un assemblage, au moyen de données CAO 3D. La plupart des techniques de prototypage utilisent la fabrication additionnelle, processus consistant à fabriquer des pièces ou un prototype par l’apport de couches de matériau.

La fabrication additionnelle peut être utilisée pour la construction de modèles physiques, prototypes, matrices, composants d’outillage et pièces de production en plastique, métal et matériaux composites. 

Si l’industrie automobile et le secteur de l’aérospatiale ont été les premiers à utiliser les technologies rapides dans les processus de fabrication additionnelle, celles-ci interviennent désormais de manière courante dans les produits de consommation, dans le domaine médical et de la défense.

Selon le Wohlers Report 2011 (étude mondiale annuelle sur les industries de la fabrication additionnelle et de l’impression 3D), malgré les effets de la crise mondiale, les revenus générés à travers le monde par l’ensemble des produits et services technologiques liés à la fabrication additionnelle en 2010 ont augmenté de 24 %.

La stéréolithographie (SLA) est le processus le plus communément utilisé pour la production de prototypes rapides en plastique solide 3D à partir de données CAO 3D. La stéréolithographie permet de fabriquer des prototypes de haute précision offrant une grande précision du détail et des finitions de surface d’excellente qualité. Cette technologie consiste à fabriquer une pièce en durcissant une résine photosensible, couche après couche, au moyen d’un laser commandé par ordinateur.

Le frittage laser sélectif (SLS) est comparable à la stéréolithographie en cela qu’il s’agit d’un processus additionnel consistant à fritter (fusionner) des particules de poudre thermoplastique ou métallique, couche après couche, pour fabriquer des pièces ou des objets 3D au moyen de données CAO 3D. Le principal avantage de cette technique est que les modèles SLS peuvent servir de prototypes fonctionnels.

L’impression 3D pourrait changer la donne

La technologie rapide qui fait le plus parler d’elle actuellement dans les médias grand public est l’impression 3D, méthode de loin la moins chère et la plus rapide pour créer des pièces rapidement. Avec l’effondrement des prix du marché (de 400 000 $ il y a quatre ans à 1 000 $ aujourd’hui), l’impression 3D s’apprête à modifier en profondeur le secteur de la fabrication. L’énorme avantage des imprimantes 3D est qu’elles sont généralement plus rapides, moins encombrantes et moins coûteuses à utiliser que les autres techniques additionnelles de prototypage rapide.

La technologie d’impression 3D est devenue très sophistiquée et capable de dupliquer des modèles CAO 3D en produits ou prototypes physiques ressemblant étroitement aux pièces fabriquées en série, tant sur le plan esthétique que fonctionnel. À tel point que de nombreux secteurs d’activité, comme l’automobile et l’aérospatiale, les chaussures ou la joaillerie, ont désormais recours à des imprimantes 3D pour la création de pièces de petit volume et de produits finis. S’ils sont en mesure de le concevoir, ils sont à même de le fabriquer.

Prolongeant la tendance des consommateurs à s’orienter vers la personnalisation de masse, l’ère de l’impression 3D a sonné, offrant aux entreprises de toutes tailles et de tous moyens financiers, de même qu’aux individus, la possibilité de concevoir et fabriquer un produit rapidement et à moindres frais. Avec la chute des prix qui se poursuit, les imprimantes 3D pourraient bien révolutionner le rôle de l’usine traditionnelle.

Les statistiques relatives au marché penchent assurément en faveur du segment de marché du prototypage rapide. D’après le Wohlers Report 2011, le marché de l’imprimante 3D va exploser ; de 1,3 milliards de dollars l’année dernière, il devrait atteindre 5,2 milliards de dollars en 2020.

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