Focus publié en novembre 2024, réalisé en collaboration avec 3DCeram. Les propos du fabricant ci-dessous se rapportent à cet entretien.
« Mieux, plus vite, moins cher. » Ces objectifs accompagnent le passage de la fabrication additive à la production industrielle. Dans cet entretien, 3DCeram présente sa démarche pour l’impression 3D de céramiques par stéréolithographie (SLA), de la préparation des pièces à l’automatisation.
Le fabricant développe des imprimantes et des services pour cette chaîne de production. Nos articles sur 3DCeram ont notamment abordé des applications dans la santé, l’aérospatiale et l’énergie. Ici, la discussion porte sur le choix d’un procédé et les conditions du passage à la série.
« Les fabricants qui recherchent des solutions de production par impression 3D le font généralement sous l’impulsion d’un projet spécifique », explique d’emblée l’équipe de 3DCeram. « Cela signifie que les fabricants qui considèrent la fabrication additive comme un outil de production à part entière sont de plus en plus nombreux. Mais certains sont un peu perdus face à la diversité de l’offre technologique. Admettons qu’il y ait une prolifération de technologies (extrusion, FFF, DLP, Binder Jetting, Stéréolithographie…) émanant du secteur académique, mais cela déroute souvent les industriels. Cela rallonge leur parcours ».
Selon l’équipe de 3DCeram, la SLA a la réputation d’être un « processus lent ». En revanche, cette technologie « offre la possibilité d’imprimer de très grandes surfaces grâce à l’impression de haut en bas [et] est plus facilement automatisable ».
Les conditions du passage à la production industrielle
Dans la configuration top-down décrite par 3DCeram, l’exposition se fait à la surface de la cuve et le plateau descend au fil des couches ; la pièce se construit ainsi de bas en haut. Le fabricant met en avant la réduction, voire l’absence de supports pour certaines géométries. Ce besoin dépend toutefois de la pièce et du procédé retenu.
La fabrication ne s’arrête pas à l’impression : les étapes de post-traitement comprennent le nettoyage, le déliantage et le frittage. Le débit d’une ligne doit donc être évalué sur l’ensemble de ces opérations, avec les contrôles nécessaires à l’application.
L’automatisation, l’assistance par intelligence artificielle et la possibilité de fabriquer de grandes pièces figurent parmi les axes mis en avant par 3DCeram. Leurs effets sur les coûts et les délais dépendent de la production visée.
« La technologie SLA offre des surfaces de production significativement grandes, avec la possibilité d’ajouter des lasers et d’améliorer la vitesse d’impression », a déclaré 3DCeram. Outre cet atout essentiel pour les fabricants qui recherchent une production de masse, les systèmes de l’entreprise sont suffisamment grands pour imprimer soit de nombreuses petites pièces, soit une grande pièce.
En outre, l’automatisation des processus est essentielle si on veut atteindre les fabricants, et 3DCeram propose déjà une automatisation partielle du processus. « Nos imprimantes 3D sont dotées d’un système d’alimentation en formulation avec un pot sous pression. À la sortie de l’imprimante C1000 FLEXMATIC, il y a une station de recyclage qui permet de récupérer la formulation non polymérisée, qui retourne ensuite dans le cycle de production. Les surfaces d’impression des imprimantes CERAMAKER de 3DCeram offrent la possibilité d’imprimer de très grandes pièces. Par exemple, avec la C3601 ULTIMATE dont la plateforme est de 600*600*300 mm, il y a un espace considérable pour imprimer de grandes [pièces] et en UNE SEULE PIÈCE », ajoute l’entreprise.
Les dimensions de 600 × 600 × 300 mm indiquées pour la C3601 ULTIMATE correspondent à l’enveloppe de fabrication en trois dimensions. Elles ne désignent pas les dimensions finales garanties d’une pièce après traitement thermique.
CERIA : une assistance à la préparation et au contrôle
En juin 2024, 3DCeram présentait CERIA Set comme un assistant pour vérifier les fichiers, organiser la cuve et proposer des paramètres aux imprimantes CERAMAKER. Lors de l’entretien, l’équipe décrivait ses objectifs et annonçait un module CERIA Live pour la fin de 2024 :
« Dans un premier temps, CERIA Set analyse la pièce et la [cuve] pour proposer des ajustements et générer des paramètres optimisés. Cela signifie qu’il va croiser des quantités incroyables de données pour faire une analyse complète et anticiper tous les points d’amélioration. Une fois tous les ajustements effectués, CERIA génère des paramètres d’impression prêts à l’emploi pour les imprimantes CERAMAKER. L’opérateur n’a plus qu’à lancer l’impression.
Ce nouvel outil est un atout majeur pour un fabricant car il répond à la nécessité de sécuriser son processus de production. En effet, toutes les connaissances ne sont plus détenues par un collaborateur qui pourrait décider de quitter l’entreprise. Le risque de rupture dans la chaîne de production est alors éliminé.
Un autre apport majeur de CERIA est le gain de temps en termes d’itérations. On sait que, comme dans tout processus industriel, il y a des rejets ou des échecs. L’apport du CERIA est ici considérable, puisqu’il produit des gains de temps, de matières premières et de machines.
3DCeram lancera fin 2024 un module complémentaire à son intelligence artificielle, CERIA Live. Ce module concerne le contrôle en temps réel lors de l’impression. CERIA analyse les 3 couches précédentes pour anticiper tous les événements qui pourraient se produire dans les 5 couches suivantes afin d’intervenir pour faire les ajustements nécessaires. L’idée est de contrôler tous les paramètres en temps réel pour optimiser le temps d’impression ».
Ces gains et cette suppression du risque sont des affirmations du fabricant. L’entretien ne fournit pas de protocole comparatif indépendant permettant d’en mesurer l’ampleur. L’assistance logicielle ne dispense pas de qualifier la production ni de conserver les compétences des opérateurs. L’annonce de CERIA Live ci-dessus décrit le calendrier envisagé en 2024, sans établir ici sa date de disponibilité effective.
Obstacles organisationnels et applications
Au-delà des capacités de la machine, l’entreprise identifie plusieurs obstacles : le manque de connaissance des procédés, le choix des pièces à produire et le passage de petites séries à des volumes plus importants. 3DCeram s’appuie sur son parcours de fabricant de pièces puis d’imprimantes pour accompagner cette transition.
L’équipe expose ainsi sa vision de l’automatisation et des besoins industriels :
« Tous les fabricants de céramiques techniques bénéficieront de l’optimisation des processus de FA par l’intelligence artificielle et l’automatisation. Les fabricants peuvent enfin concevoir des pièces en fonction des propriétés qu’ils recherchent, plutôt que d’être contraints par les processus traditionnels disponibles dans leurs ateliers. Les verrous tombent et les industriels sont de plus en plus attentifs. Au premier plan se trouvent toutes les productions liées aux questions de souveraineté et de confidentialité. On constate que ces questions sont de plus en plus nombreuses et de plus en plus présentes », souligne 3DCeram.
Le fabricant présente notamment des applications dans les semi-conducteurs, ainsi que dans la défense et l’aérospatiale. Pour chaque cas, la pertinence du procédé doit être appréciée avec les exigences de la pièce, des matériaux et de la qualification.
Notes de l’éditeur
Lors de la publication, 3DCeram annonçait une présentation de CERIA à Formnext, du 19 au 22 novembre 2024, hall 11.1, stand D21. Cette indication est conservée comme repère historique.
Les citations ont été éditées pour plus de clarté. Dans la traduction française, le mot anglais « vat » a été corrigé en « cuve ». Les caractéristiques et bénéfices annoncés restent attribués à 3DCeram.
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