Fabrication additive : gaz industriels et technologies d’impression 3D industrielle

Dans le cas spécifique de la fabrication additive métallique, ce procédé consiste à fabriquer une pièce à partir de fines couches de poudre métallique fusionnées au moyen d'un faisceau laser couplé à un modèle CAO de la pièce à produire. La pièce est construite couche par couche, par addition de matière, contrairement aux procédés classiques d’usinage qui visent plutôt àenlever de la matière. Cette technologie offre des avantages significatifs, tels que la réduction des déchets, la diminution des délais de production, et la possibilité de personnaliser chaque pièce. De plus, elle permet la fabrication directe à partir de fichiers numériques, éliminant ainsi le besoin d'outillage et favorisant une plus grande flexibilité dans la conception.
Les secteurs de l'aéronautique, du médical, de la défense et du design sont de plus en plus utilisateurs de ce procédé qui révolutionne les méthodes de production en réduisant les temps de développement et de fabrication. Dans tous les domaines de la mécanique, notamment l'aéronautique et l'espace, plus la pièce est complexe ou à haute valeur ajoutée , plus l’utilisation du procédé sera rentable. La fabrication additive est en constant développement, l'actualité est riche d'innovations. Ces dernières années, la substitution des méthodes de fabrication traditionnelle par les technologies de fabrication additive présentent indéniablement des avantages (design optimisé, pièces plus légères, prototypage rapide, simplification de la chaîne logistique, optimisation du coût global de la pièce ...). Pour tirer pleinement profit de ce potentiel, il convient de considérer ce mode de fabrication dès l’étape de conception de la pièce.
 

Ces procédés se caractérisent par:

• Extrusion de matériaux: procédé d'extrusion de fils (Fused Deposition Modeling / FDM). Il s'agit de l'une des technologies les plus courantes, qui utilise un filament de polymère fondu déposé couche par couche. Elle est populaire dans l'environnement domestique et éducatif en raison de son faible coût et de sa facilité d'utilisation. Mais au-delà des applications d'impression 3D pour le grand public, elle est également utilisée dans la fabrication industrielle.
• Binder Jetting (Jet de liant): permet de fabriquer des pièces à partir de matériaux en poudre ( céramiques, polymères , plastiques ou métaux) , qui sont étalés puis polymérisés, couche par couche sur le lit d'impression pour créer l'objet en 3D. Après l'impression de chaque couche de matériau, un liant liquide est utilisé pour lier la poudre sous une forme solide avant d'imprimer la couche suivante.
• Dépôt d'énergie dirigée (DED): procédé  thermique dans lequel le matériau d'impression est fondu directement par une source d'énergie à l'aide d'un laser ou d'un arc électrique. Les gaz utilisés sont l'argon et des mélanges d'Ar-CO₂. Ce procédé permet un contrôle précis de la forme et de la taille de l'objet imprimé. Le DED est souvent utilisé pour construire des pièces ou bien réparer-renforcer des composants existants .
• Fusion sur lit de poudre (PBF): c'est un procédé dans lequel la poudre est étalée sur un lit puis fusionnée à l'aide d'une source d'énergie. Il est utilisé pour les métaux, les plastiques ou les polymères, car il permet de produire différents modèles de pièces industrielles en série avec des géométries complexes. La source d'énergie du procédé de fusion sur lit de poudre est souvent un laser (Selective Laser Melting / SLM , Selective Laser
• Sintering/SLS, Direct Metal Laser Sintering / DMLS, etc.). L'argon ou l'azote sont utilisés comme gaz de protection. La fusion par faisceau d'électrons(EBM) est parfois utilisée pour les pièces métalliques. Dans ce cas, on utilise le vide  associé à une pression partielle d’hélium pour éviter les projections.
• Stratification ( Sheet Lamination / SL): également connue sous le nom de fabrication d'objets stratifiés (LOM) est une technique d'impression par superposition de couches successives de feuilles liées ou collées entre elles par un liant.
• Photopolymérisation en cuve (Vat Photopolymerisation), telle que la stéréolithographie (SLA): polymérise sélectivement  avec un laser ultraviolet chaque couche d’un photopolymère liquide pour créer une pièce ou un objet..

D'autres types de procédés de fabrication additive peuvent être mentionnés :

• Fabrication par filament métallique fusionné (FFF en métal);
• Traitement numérique de la lumière (DLP);
• Impression multijet (MJ).