Pour développer ou améliorer rapidement leurs produits, les industriels ont besoin de fabriquer des pièces complexes et spécifiques. C’est ce que permet de faire la fabrication additive, plus connue sous le nom d’impression 3D. L’institut Carnot M.I.N.E.S. a fédéré les acteurs « matériaux » des différentes Écoles des Mines et Armines pour créer un pôle de compétences et d’expertises tout à fait unique. De la structure des matériaux à l’optimisation des procédés, les spécialistes allient leur savoir-faire pour relever les défis sans cesse diversifiés de la fabrication additive.

Fabriquer des pièces à façon par ajout de matière

La fabrication additive représente l’ensemble des procédés de fabrication de pièces par ajout de matière. Elle permet de réaliser avec précision des pièces à la géométrie très complexe, aussi bien en termes de surface externe que de design interne. Grâce à la fabrication additive, il devient possible de repenser les pièces, d’optimiser leur forme et leur intégration, pour gagner en temps et en performance. Les applications liées à la fabrication additive sont multiples. En médecine, elle permet par exemple de fabriquer des prothèses personnalisées pour chaque patient. Dans un cadre plus large, elle permet de fabriquer des pièces de rechange ou des pièces « test », accélérant ainsi le prototypage de produits destinés à l’industrialisation. Toutefois, pour étendre l’usage de la fabrication additive, certains verrous doivent encore être levés. Il est notamment nécessaire d’élaborer des matériaux spécifiques aux procédés de fabrication additive, d’optimiser les procédés avec ces matériaux, de maîtriser les interfaces et de réaliser des pièces multi-matériaux. 

Disposer de l’expertise des Mines sur les matériaux 

Dans le but de répondre à ces besoins, sept laboratoires issus de quatre Écoles des Mines ont mutualisé leurs compétences et expertises distinctes sur les matériaux. Leur coopération s’articule autour de quatre grandes familles de matériaux d’avenir pour la fabrication additive : les céramiques, les composites céramique-métal, les polymères thermoplastiques et les particules métalliques. Pour chacune de ces familles, les scientifiques explorent la structure, la fonction et la fabrication des matériaux, afin de les adapter aux différents procédés de fabrication additive existants. Mais ce n’est pas tout ! Ils interviennent aussi sur les technologies de fabrication additive : développement de l’instrumentation, optimisation des séquences de fabrication, simulation numérique des procédés en fonction des paramètres opératoires… Les spécialistes, coordonnés par Jérémie Soulestin à Mines Douai, se positionnent ainsi sur toute la chaîne de valeur de la fabrication additive. 

Élargir les compétences sur la fabrication additive

« Le pôle de compétences et de moyens que nous avons mis en place est unique en France » affirme Jérémie Soulestin. « Nous avons des connaissances, des compétences et des approches complémentaires sur les matériaux et procédés de fabrication additive. Les regrouper au sein d’une communauté dédiée nous permet de les renforcer et de les diversifier davantage encore ». Cette proximité permet en effet aux chercheurs d’échanger leurs connaissances et leur savoir-faire pour enrichir mutuellement leur travail et leur champ de réflexion. Ils dialoguent également avec des partenaires extérieurs à la communauté pour envisager de nouvelles voies à explorer, pour diversifier leur offre et l’originalité de leurs approches. « Nous avons donc le potentiel pour devenir leader dans le domaine de la fabrication additive, à l’échelle française et même européenne », conclue Jérémie Soulestin.

Focus vidéo sur la rencontre industrielle "Fabrication additive" du 3 septembre 2015