L'impression 3D ou la fabrication additive apporte des changements monumentaux à un certain nombre d'industries importantes. Les entreprises ont commencé à tout imprimer, des voitures entièrement fonctionnelles aux dîners étoilés Michelin. Des instituts de recherche médicale ont même expérimenté l'impression de parties du corps fonctionnelles.
Récemment, la fabrication additive a montré sa polyvalence pratique. Il devient un outil puissant pour relever certains des défis sans précédent posés par le COVID-19. Aider à fournir aux agents de santé des équipements de protection individuelle et aux patients des ventilateurs.
Les outils de fabrication avancés tels que l'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, sont essentiels pour les types d'applications sensibles aux performances pour lesquelles cette optimisation est convaincante.
L'impression 3D est plus compétitive en termes de coûts pour des volumes de production inférieurs. Parce que vous n'avez pas besoin d'atteindre une économie d'échelle pour compenser les coûts d'installation. Par conséquent, il facilite la personnalisation de masse que la conception générative rend possible. Alors que le coût de l'impression 3D continue de baisser et que la variété des matériaux augmente, l'impression 3D devient pratique pour les pièces de petit et moyen volume pour de plus en plus d'applications.
Le véhicule électrique et l'industrie automobile occupent une position de premier plan dans la fabrication avec les dernières technologies et innovations. Les systèmes électriques et électroniques automobiles deviennent de plus en plus complexes. Rendre la tâche de concevoir les voitures d'aujourd'hui beaucoup plus difficile. Les fonctions d'infodivertissement, de confort et de commodité, et même les systèmes essentiels à la sécurité et à la mission, tels que la direction et la commande des gaz, sont réalisés grâce à des ordinateurs, des actionneurs et des capteurs alimentés électriquement.
La fabrication additive à l'aide de la conception générative prend les définitions et les exigences du système en entrée et génère des propositions architecturales pour la logique, les logiciels, le matériel et les réseaux des systèmes E/E à l'aide d'une automatisation basée sur des règles. Ces règles capturent les connaissances et l'expérience des ingénieurs chevronnés pour guider les jeunes ingénieurs tout au long de la conception. La capture de cette propriété intellectuelle aide les entreprises à développer à la fois des architectures de véhicules et de nouvelles générations d'ingénieurs à mesure qu'elles apprennent et mettent en œuvre les connaissances existantes de l'entreprise.
Il offre également la possibilité de consolider des pièces, de sorte qu'une seule géométrie complexe créée par un algorithme génératif et imprimée en 3D peut souvent remplacer des assemblages de dizaines de pièces distinctes.
Industrie aerospatiale
Toujours à la pointe de la technologie, l'industrie aérospatiale a été l'une des premières à adopter la fabrication additive. Les entreprises aérospatiales doivent respecter certaines des normes les plus strictes de l'industrie manufacturière, et les pièces et composants doivent être fabriqués à partir des matériaux les plus performants. Grâce à la FA, les ingénieurs peuvent concevoir des pièces complexes à haute résistance tout en réduisant le poids des composants aérospatiaux en imprimant des géométries plus efficaces et en éliminant des quantités importantes de matériaux inutiles. Cela permet de réduire la consommation de carburant, les émissions de CO2 et les coûts (plus, de meilleurs tarifs aériens).
Produits de consommation
La fabrication additive présente une pléthore d'avantages pour la fabrication de suppléments à la demande pour les produits de consommation. Pour les équipes marketing qui mènent un produit du concept à la réalisation, la plus grande partie du temps est souvent consacrée à la conception. Pour être sûr que le produit est parfait, beaucoup de temps est consacré à la création de prototypes pour prouver les concepts aux parties prenantes et, en fin de compte, fournir un produit agréable au consommateur.
En adoptant la FA, les équipes marketing peuvent développer des itérations de leur produit beaucoup plus rapidement, puis pivoter rapidement pour ajuster la conception selon les besoins. Alors que la fabrication additive continue de progresser avec le volume et la vitesse de fabrication, davantage de produits de consommation peuvent être produits grâce aux technologies de fabrication additive pour des demandes de production de masse rapides et efficaces.
Infrastructure
Il n'est plus exagéré de penser à vivre dans une maison ou à traverser un pont entièrement fabriqué à partir d'une imprimante 3D. Bientôt, cela pourrait devenir réalité. En fait, c'est déjà aux Pays-Bas que le premier pont piéton au monde imprimé en 3D a été dévoilé en 2018. La structure a été créée par la robotique additive superposant de l'acier en fusion et mesure près de 40 pieds de diamètre.
La fabrication additive sur le marché de la construction est en pleine expansion, inaugurant une nouvelle ère pour l'industrie. Selon une étude de Transparency Market Research, l'impression 3D dans le secrétariat de l'infrastructure devrait se développer à un TCAC de 33% d'ici 2027. Étant donné que les matériaux imprimés peuvent être appliqués avec précision couche par couche lors de la construction d'infrastructures ou de bâtiments, la FA réduit les déchets de matériaux. et permet à la construction d'être aussi rentable que possible.
De plus, l'impression 3D sans souci permet des structures de conception complexes. Étant donné que les matériaux sont imprimés avec précision, cela réduit le risque d'accidents d'infrastructure dus à des erreurs de construction et à une mauvaise conception.
Bien que l'impression 3D ne soit pas utilisée dans la construction de ponts au quotidien, il existe de nombreux potentiels futurs à mesure que l'industrie se développe. Et, avec un rapport récent concluant que plus d'un tiers de tous les ponts américains ont besoin de travaux de réparation majeurs ou devraient être remplacés, il pourrait y avoir une expansion rapide de l'industrie dans un proche avenir.
Médical & Pharmaceutique
La fabrication additive a révolutionné l'industrie médicale, transformant ce qui était autrefois de la science-fiction en une nouvelle réalité. La technologie offre des percées aux médecins, aux patients et aux instituts de recherche. Des prothèses durables et des modèles anatomiques réalistes aux composants de qualité chirurgicale, l'incroyable pléthore d'objets qui ont déjà été imprimés avec succès dans le domaine médical donne un aperçu du potentiel de cette technologie pour les soins de santé dans un avenir proche.
Par exemple, la fabrication additive permet de 3D appareils dentaires imprimés et dispositifs sur mesure, tels que prothèses dentaires, couronnes et même Invisalign, à construire à partir d'une variété de substrats et d'empreintes personnalisées pour chaque individu. Actuellement, le marché de l'impression 3D pour la dentisterie numérique est évalué à 2.5 milliards de dollars et devrait continuer à croître. De plus, la fabrication additive permet de fabriquer des appareils tels que des appareils auditifs qui peuvent être fabriqués en série pour un meilleur ajustement afin d'assurer le plus haut niveau de confort pour l'utilisateur.
L'un des derniers projets en cours est l'utilisation de la technologie additive par les chercheurs pour imprimer des cellules souches embryonnaires humaines. Ce faisant, ces cellules souches peuvent ensuite être utilisées pour créer des tissus pour tester des médicaments ou des organes de remplacement en croissance, pour imprimer de la peau qui pourrait remplacer la peau qui a été brûlée ou endommagée, et pour imprimer des cellules cancéreuses pour étudier et tester de nouveaux médicaments sur elles. Le chirurgien Anthony Atala, directeur du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, a même travaillé sur l'impression d'organes, estimant que l'impression d'un organe pourrait bientôt remplacer la transplantation d'un organe.
Par conséquent, la fabrication additive fait entrer les industries et les fabricants dans une ère où les méthodes traditionnelles de fabrication seraient perturbées, laissant des solutions plus rapides, plus grandes et plus précises pour la fabrication d'industries et de produits futurs.
Mayank Vashisht | Horaires ELE | Journaliste technologique