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Impression 3D et durabilité : Quels aspects à prendre en compte ?

Introduction

Prendre soin de notre planète est l’un des défis les plus critiques de notre siècle. Et être plus durable et eco-friendly devient nécessaire, devenant un aspect clé pour de nombreuses entreprises. Il existe de nombreuses façons d’être plus respectueux de la planète. Pour beaucoup d’entreprises, l’un des principaux points clés du changement réside dans la production. Mais comment ce processus peut-il devenir plus durable tout en restant compétitif ? La fabrication additive est de plus en plus mentionnée dans cette discussion. Ces technologies de production innovantes offriraient une manière plus écologique de produire des produits. Voyons quels sont les aspects en faveur de la fabrication additive dans cette évolution vers un mode de production plus durable.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L’impression 3D regroupe tout un ensemble de technologie de fabrication. La fabrication additive fonctionne par un ajout successif de couches de matière pour créer le produit souhaité alors que les techniques de fabrication traditionnelles nécessitent généralement un moule ou un bloc de matériau pour démarrer le processus de production.

Il existe de nombreuses technologies d’impression 3D différentes, telles que la Multi Jet Fusion et le frittage sélectif par laser (SLS), spécialisées dans l’impression de poudre.

Les matériaux de filament sont différenciés en polymère et en métal. Les filaments polymères sont imprimés principalement à l’aide de la technologie Fused Deposition Modeling (FDM) et les pièces métalliques sont produites via la technologie Direct Metal Sintering (DMLS)/Selective Laser Sintering (SLM). Lors de l’impression de résine, il existe également plusieurs options d’impression, comme la stéréolithographie (SLA).

Si vous voulez en savoir plus sur le fonctionnement de l’impression 3D, consultez notre guide ultime sur l’impression 3D.

Quels sont les aspects durables de l'impression 3D ?

La fabrication additive offre de nombreux aspects durables qui la distinguent des autres méthodes. Quelques-uns d’entre eux se chevauchent, mais il y a environ cinq aspects fondamentaux. Jetons un coup d’œil à ces cinq !

1. La liberté de design

La liberté de design est fortement liée à la fabrication additive. Comme l’impression 3D est une méthode de fabrication digitale, les modèles 3D sont indispensables, et c’est là que la liberté de conception entre en jeu. Lors de la création de ces modèles, la perspective de l’impression 3D donne au concepteur la liberté de concevoir une pièce qui traditionnellement n’a pas pu être fabriquée. Des structures en lattices peuvent être ajoutées au cours du processus de conception, ou des matériaux inutiles peuvent même être supprimés du modèle. Dans ce contexte, le mot “Optimisation de la topologie” est souvent mentionné. Il s’agit d’une fonctionnalité logicielle qui améliore la géométrie d’une pièce pour déterminer où un objet a besoin de matériau et où le matériau n’a aucune utilité pour l’efficacité et les performances de l’objet. Créer une version optimisée d’une pièce signifie souvent moins de matière.

La liberté de conception peut également permettre de concevoir des pièces directement d’un seul tenant. Souvent, avec une méthode de fabrication traditionnelle, les pièces doivent être divisées, produites séparément, puis assemblées à nouveau pour créer le produit fini. La fabrication additive saute la plupart de ces étapes en imprimant directement la pièce nécessaire en une seule fois, ce qui permet d’économiser de la matière, du temps et de l’argent dans le processus.

Cependant, l’aspect durable de la liberté de conception ne s’arrête pas là. Les pièces qui, par exemple, sont utilisées dans le secteur des transports tendent à réduire leur impact environnemental. Parce que plus un avion ou une voiture pèse, plus il émet de dioxyde de carbone. Mais si des pièces plus légères sont installées, cela peut réduire la production de dioxyde de carbone.

2. Réduction des déchets

Comme mentionné dans le paragraphe ci-dessus, la liberté de conception peut aider à réduire la matière nécessaire à la production. Cependant, la fabrication additive nécessite généralement moins de matière première que la fabrication traditionnelle, même sans pièce optimisée. Cela est dû au fait que la méthode d’impression 3D n’imprime précisément que la quantité requise par le modèle du fichier 3D en ajoutant couche par couche. Les procédés de fabrication soustractifs fonctionnent dans le sens inverse. Un bloc de matériau est requis et le produit est créé en supprimant une partie de ce matériau plutôt qu’en l’ajoutant. Dans certains cas, les pièces retirées peuvent être réutilisées, mais elles finissent souvent à la poubelle en tant que déchets.

Les filaments sont imprimés directement, tandis que les pièces imprimées en poudre sont fabriquées directement au sein d’un lit de poudre. Au cours de ce processus, toute la poudre n’est pas utilisée. Cependant, il est possible de mélanger la poudre non imprimée avec de la nouvelle poudre, puis d’utiliser cette combinaison pour le prochain batch de production. Cela minimise également le gaspillage de matériau dans l’impression 3D.

3. Des matériaux plus durables

Le secteur des filaments d’impression 3D est le précurseur incontesté des matériaux durables. Il existe de nombreuses options durables disponibles, que ce soit en poudre ou en filament – elles se caractérisent avant tout par le fait qu’elles sont soit recyclables, soit pas entièrement en plastique vierge.

  • PA11 

Ultrasint® PA11 est un matériau de Forward AM. Il est basé sur une biomasse 100% renouvelable – la graine de ricin. L’huile est fabriquée à partir de la graine, convertie en monomère et polymérisée en polyamide 11. Ce matériau PA11 est une alternative durable au PA12.

  • PLA

Le PLA (acide polylactique) est un filament souvent fait à partir de fécule de maïs. C’est l’un des matériaux d’impression 3D les plus populaires.

  • rPET

Ultrafuse® rPET est un autre matériau de filament durable de Forward AM. Le rPET est un matériau recyclé fabriqué à partir de matériel médical en PET, post-industriel, et non en plastique vierge. Ultrafuse® rPET réduit l’empreinte carbone en réduisant la nécessité de collecter de nouvelles matières premières et préserve l’énergie et les ressources naturelles.

D’autres entreprises comme Fiberlogy proposent également des matériaux recyclés. Fiberlogy utilise des matériaux recyclés non vierges pour produire sa gamme rPLA, rABS et rNylon.

  • TPC 45D

L’Ultrafuse® TPC 45D est un élastomère filamentaire haute performance qui utilise 40% d’huile de colza au lieu d’huile minérale. Ce matériau biosourcé et souple délivre des performances élevées sans impact environnemental significatif.

  • PETG 

La société Redline Filaments produit un PETG « recyclé industriel » à partir de déchets de PETG moulés par injection. Les déchets ne proviennent pas de PETG vierge et n’ont pas été en contact avec des contaminants potentiels.

La société Reflow propose un filament rPETG. Ils utilisent les déchets de production de plateaux médicaux pour produire du filament recyclé.

  • Algues

3D Printlife Algix ALGA ne recycle pas les anciens matériaux pour créer des options durables, mais choisit plutôt une autre voie. Ils utilisent des algues pour produire divers filaments comme le PLA, l’ABS et le nylon. Cependant, le produit n’est pas entièrement composé d’algues mais contient également du PLA vierge.

  • Filets de pêche

Les filets de pêche sont l’un des plus gros problèmes environnementaux dans nos océans, et il y a beaucoup de filets qui ne peuvent plus être utilisés aux fins prévues. Fishy Filaments a utilisé ces filets et les a convertis en filaments de nylon. Comme l’entreprise essaie de renoncer autant que possible aux additifs, les filaments ont une couleur verte.

4. L’inventaire digital pour une production raisonnée

L’utilisation de la fabrication additive peut révolutionner n’importe quel inventaire. Habituellement, les entreprises possèdent d’énormes bâtiments pour leurs stocks, où les pièces de rechange et les pièces surproduites sont accumulées. Cette façon de procéder présente de nombreux inconvénients. L’inventaire physique coûte beaucoup d’argent en énergie, en main-d’œuvre, etc., et selon la durée pendant laquelle les pièces y sont conservées, elles peuvent se briser ou ne plus être utilisables et doivent être éliminées. C’est donc un gaspillage de matière et d’énergie.

La fabrication additive offre la possibilité d’utiliser un inventaire numérique. Si une pièce est nécessaire, elle peut simplement être imprimée à la demande et envoyée au client. Cela aide non seulement à lutter contre la surproduction, mais permet également d’être rentable et plus efficace. La surproduction est un gros problème pour de nombreux secteurs.

Un inventaire numérique est également utile lorsqu’un client a besoin de pièces de rechange pour un produit acheté il y a de nombreuses années. Pour une fabrication traditionnelle, ces pièces détachées doivent être stockées et conservées pendant des années. Avec la fabrication additive, la pièce de rechange peut être imprimée à partir du stock numérique et ne prend pas de place, contrairement à un inventaire physique.

5. Rechange et réparation

L’impression de pièces de rechange via un inventaire numérique peut également présenter un autre avantage – lorsque la fabrication additive est utilisée pour réparer des produits plus anciens comme des voitures ou des machines industrielles. Si les pièces ne sont plus disponibles, elles peuvent être refaites par impression 3D puis utilisées pour réparer la pièce cassée. Avec cette pratique, moins de produits doivent être éliminés. Et moins de matières premières doivent être utilisées pour fabriquer de nouveaux produits.

Bien sûr, cette pratique ne peut pas être appliquée à chaque fois et est une situation au cas par cas.

Quels sont les challenges à venir ?

Cependant, à l’heure actuelle, la fabrication additive n’est pas la panacée parfaite, et même si de nombreux aspects vont dans la bonne direction, des améliorations sont encore possibles. Il devrait y avoir plus d’options de matériaux durables et moins de matériaux d’impression 3D fabriqués à partir de plastique vierge. De plus, la fabrication additive peut faire plus de progrès en ce qui concerne les initiatives de recyclage, en particulier pour les prototypes et les itérations produits. Il est donc important d’avoir des progrès constants vers ces améliorations pour devenir encore plus durables.

L’importance de la durabilité dans la fabrication ainsi qu’en général ne fera que croître à l’avenir et doit être abordée. L’impression 3D est une technique de fabrication innovante, et les experts de toute l’industrie s’attendent à ce qu’elle joue un rôle encore plus important dans les années à venir. L’ampleur de ce rôle est difficile à prévoir, cependant, il existe encore un grand potentiel pour de nouveaux matériaux durables et encore moins de production de déchets.

Si vous souhaitez utiliser l’impression 3D pour rendre votre entreprise plus durable et que vous avez des questions à ce sujet, notre équipe d’experts chez Sculpteo est heureuse de vous aider ! Notre service d’impression 3D vous permettra de faire un premier pas vers une fabrication plus raisonnée. N’hésitez pas à tester nos matériaux durables lors de vos prochains développements de projets.

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