TPE / PME : comment se lancer dans l’impression 3D ?

Dossier | Publié le 04 novembre 2022 | Mis à jour le 15 novembre 2022

Comment intégrer l'impression 3D dans votre activité ? Quelles opportunités offre cette technologie et pour quels types de projets peut-elle être utile ? Cet article vous explique ses avantages vous donne des idées d'applications.

Photo illustrative
ZMorph Fab 3D Printer - Pixabay

Qu’est-ce que l’impression 3D ?

L’impression 3D permet de produire des pièces en volumes (des objets) à partir d’un fichier numérique décrivant ses caractéristiques. Cette impression, aussi appelée fabrication additive, est réalisée en 3 dimensions en superposant des couches de matière jusqu’à l’obtention du design souhaité. La fabrication se faisant par addition de matière, la quantité de déchets produite est minime. Cette caractéristique permet de différencier la fabrication additive de la fabrication soustractive, qui s’appuie par exemple sur des techniques comme l’usinage ou le moulage.

L’impression 3D peut être utilisée dans tous les secteurs. Elle est déjà utilisée dans le secteur de la défense, l’alimentaire, l'automobile, l'aéronautique.

Quels avantages offre-l'impression 3D aux professionnels ?

Pour produire une pièce avec une technique classique (soustractive), il est nécessaire d’avoir un moule de la pièce à produire ce qui consomme de la matière. De plus, le fait que les pièces soient constituées de plusieurs parties, crée également des surplus de consommation de matière. Ainsi l’impression 3D permet une économie de matière. Elle coûte aussi moins chère au démarrage car les pièces sont produites en un seul passage et sans soudure, ou autre intervention.

Si vous devez créer un prototype, il est plus pratique et plus rapide d'utiliser l'imprimante 3D. On peut tester son produit avant de le produire en série.

L’impression 3D permet également d'apporter des modifications dès la conception et donc là aussi d'économiser de l'argent sur le matériel ainsi que sur le temps consacré à la production. S'il y a des erreurs dans votre conception, celles-ci peuvent être corrigées à moindre coût en utilisant une imprimante 3D. Les erreurs peuvent être anticipées dès la modélisation de la pièce. Refaire une seule pièce en cas d’erreur est également moins cher qu’avec les techniques d’ingénierie classique. Vous pouvez aussi contrôler la quantité de matériaux à utiliser.

L’impression permet de concevoir  des pièces qu'il serait difficile, voire impossible de créer, en utilisant les techniques d'ingénierie classiques. Par exemple les prothèses sur mesure, ou des maquettes d’entrainement pour les étudiants en médecine, ou encore des pièces mécaniques particulièrement légères. Dans le secteur du bâtiment cette technique permet de s’affranchir de certaines contraintes techniques.

Mais l’impression 3D permet aussi de produire des pièces en série, notamment pour faire face à d’éventuels problèmes approvisionnements. C’est ce que résume Stéphane Malausséna et Gérard Luppino, co-dirigeant de la PME Volumic 3D, qui déclarent dans un interview à la Tribune :

« Aujourd'hui, on parle […] de production en petite série, c'est-à-dire d'imprimer 500, 1.000, 2.000 pièces... ».



De plus grâce à l’impression 3D on peut optimiser la gestion de ses stocks : plus besoin de disposer d’un grand nombre de pièces en plusieurs exemplaires. La création des pièces peut se faire à la demande en fonction des besoins.

Pour les entreprises, cela représente des économies substantielles. En effet, réduire les stocks améliore la trésorerie et diminue les coûts de stockage.

 

En résumé, l’impression 3D est utile pour :

  • produire des pièces uniques et sur-mesure ;
  • réduire les coûts de fabrication en petite quantité ;
  • prototyper, testé pour améliorer et faciliter le cycle de développement d'une nouvelle pièce ;
  • économiser de la matière première ;
  • concevoir  des pièces qu'il serait difficile, voire impossible de créer, en utilisant les techniques d'ingénierie classiques.
  • produire des pièces en séries pour faire face aux problèmes d’approvisionnement ;
  • optimiser la gestion des stocks.



Comment imprimer un objet en 3D ?

L’impression en 3 dimensions requiert de disposer :

  • d'une imprimante 3D ;
  • de matière première ;
  • d’un fichier numérique décrivant les caractéristiques de l’objet à imprimer ;
  • d’un programme de vérification du fichier 3D.

Les types de matière première utilisables sont très nombreux : plastique, caoutchouc, métaux, céramique, bois, cire, béton, papier, glace… Certains aliments (chocolat, pâte, sucre, etc.) ou de la matière vivante (peau, cellules, etc…) peuvent également servir de matière première.

Le choix de la technique d’impression est très important. Les 3 principales techniques d'impression :

  • L'impression par dépôt de matière fondue (FDM) utilise le dépôt de matière. La matière est fondue à 200 degrés et utilisée sous la forme d'un filament. Ce filament de plastique est ensuite imprimé sur une surface plane, couche après couche. Cette technique est appelée l’impression par dépôt de matière fondue (FDM) ou « Fused Filament Fabrication » en anglais.

     
  • L’impression par fusion sur lit de poudre est une technique qui durci la matière à l’aide d’un laser. Une épaisseur de poudre fine permet la création d’un objet de meilleure qualité. La poudre fine est chauffée à 180 degrés Celsius et est fusionnée couche par couche par le laser. Ce processus peut prendre entre quelques secondes à quelques minutes en fonction du temps d’exposition au laser.

     
  • L’impression par stéréolithographie exploite une source de lumière pour renforcer une résine acrylique liquide. La stéréolithographie assure une surface lisse à l’objet et une très bonne qualité. En comparaison avec les techniques suivantes, la stéréolithographie reste onéreuse mais elle est la méthode la plus adéquate dans le cas de pièces de grande taille.

Pour les besoins d'une PME, se servir alors d’une imprimante FDM (Fused Deposition Modeling) est un choix intéressant. Elle est maniable et ne nécessite pas d'outils spécifiques pour la maintenance. De plus, elle est souvent peu chère et la qualité de l'impression est excellente.

Imprimer en 3D : comment se lancer ?

Vous avez une idée en tête mais vous ne voulez pas investir dans une machine coûteuse? Il existe des Fab labs partout en France où vous pourrez créer vos premières pièces, souvent gratuitement.

Les Fab labs sont des espaces de création en commun : plusieurs machines et outils y sont mis à disposition gratuitement. Les Fab labs répertorient également les projets déjà réalisés et peuvent fournir une documentation sur les méthodes de réalisation des objets conçus. Vous y trouverez donc des fichiers d’impression en libre accès.

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Le site Makery met à dispostion sur son site une cartographie des Fabs labs :  la carte de tous les Fab labs.

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Pour ceux qui ont besoin d'une imprimante pour une production en série, ils peuvent en acheter une. Les prix varient beaucoup en fonction des modèles et les fonctionnalités.

Toutefois, si vous avez des besoins qui restent occasionnels mais que vous avez néanmoins besoin d'une qualité industrielle, vous pouvez faire appel à des sociétés qui peuvent imprimer pour vous.

Ce type de prestataire va par exemple vous accompagner dans votre projet d'impression. Il vous aide à choisir les bon matériaux si besoin et à concevoir le fichier de modélisation.

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Quelques exemples concrets d’impression 3D pour les entreprises

Imprimer de pièces design unique

Vincent Camarroque a décidé dans le cadre de sa reconversion professionnelle de se lancer avec Atelier Real 3D dans le commerce en ligne de pièces produites en impression 3D. C’est en produisant des visières pendant la pandémie qu’il s’est découvert une passion pour cette nouvelle technique.

A présent il produit divers objets artistique et design ; tel que des abat-jour, des carnets en liège ou en bambou, des planches à découper en bois, des stylos en bois, des couteaux, etc. Ce qui lui plait dans cette technique c’est qu’elle laisse une grande marge de manouvre à la créativité de chacun, et qu’elle permet de produire des pièces uniques.

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Produire des pièces uniques conformes à la demande du client

L’entreprise Cillytek 3D Printing, c’est aussi créé avec la même volonté de produire des pièces uniques, fidèle à la demande de leurs clients. Derrière ce projet il y a un couple passionné de Star Wars. Ils modélisent et impriment des costumes et cosplay.

Cette activité leur a permis de rapidement se faire connaitre, notamment grâce à la participation à de nombreux salons spécialisés (Paris Game Week, Japon expo, ou  au salon spécial Star Wars nommé Ch’tar Wars à Boulogne-sur-Mer).

Plébiscités, leur carnet de  commandes est plein pour les 8 à 12 prochains mois.

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Produire en série dans l’urgence et à la demande des pièces en rupture de stock

L'impression 3D a été utilisée dans le cadre du projet "3D Covid". Il s'agit d'un partenariat avec l'AP-HP et l'Université de Paris ainsi que le soutien financier du groupe Kering.

Le 13 mars 2021, la société Bone 3D a proposé une stratégie pour répondre au manque de matériels pour le personnel soignant. Dans ce contexte de crise où l’on observait une surconsommation du matériel médical et en même temps un ralentissement voir arrêt des chaînes d'approvisionnement, l'impression 3D a constitué une solution rapide à mettre en œuvre et efficace. Sa force c’est ici sa rapidité de mise en œuvre : le prototypage et l'impression durent environ 2 jours.

Une soixantaine d'imprimantes ont ainsi été installées dans l'abbaye de l'hôpital Cochin. Entre avril 2020 et février 2021, plus de 40 000 pièces ont été imprimées :  masques, visières, poignées spécialisées anti-Covid, etc.

La mise en place d’une plateforme destinée aux soignants et médecins de l’A-HP pour faire part de leur besoin a permis d’ajuster la production de façon très flexible.

L’impression 3D a permis de contrôler scrupuleusement le processus de fabrication, et de disposer d’une production de bonne qualité à un coût intéressant.

Preuve de son succès, le service d’impression 3D a vu son utilisation étendue à d’autres services de l’AP-HP, notamment les services en charge de la gestion, qui l’ont utilisé pour imprimer diverses choses.

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Construire en un temps record une maison originale

La première maison de ce type a été imprimée en France par une TPE. C’est le fruit d’une collaboration entre l’agence d’architecture TICA et plusieurs acteurs de la région nantaise. Dans le quartier de Doulon-Bottière, a émergé un logement social T5 locatif de 95 m² réalisé pour Nantes Métropole Habitat. L’impression 3D a rendu possible la construction d’une maison à la forme originale qui a pour but de préserver les arbres présents sur la parcelle et ainsi de mieux s’intégrer à son environnement. Cette construction n’aurait pu être réalisée autrement. Elle a été construite en 54h, à l'aide d'un bras robotique.

Cette technique permet un gain de temps et d’argent de la conception à la réalisation finale.

Concevoir des pulls plus écologiques et moins chers

La société française 3D-Tex a misé sur les machines de Shima Seiki pour la conception de pulls. Les fondateurs ont décidé de relocaliser la production de pull en France, après avoir connu les usines manufacturières d’Asie. L’impression 3D leur a permis de pallier à la disparition de la main d’œuvre qualifiée dans l’hexagone. Elle est aussi un moyen de rendre plus écologique une industrie du textile connue pour être très polluante. Leurs pertes de matière ne s’élève plus qu’à 1% ou 2% de déchets contre 20 % à 30 % en moyenne avec des machines classique. Enfin, cette technique offre une très grande souplesse : on peut tout choisir, matière, forme, point de tricotage.

L’entreprise effectue aussi de la Recherche& Développement dans la conception de pièces de textile pour l’automobile et le paramédical.

 

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Alexandra Iancu | Licence Creative Commons BY-NC-SA 3.0 FR

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