Gestion de la qualité dans la fabrication additive

Expert·e·s: Adriaan Spierings (Inspire)

La fabrication additive, également désignée par additive manufacturing ou impression 3D, consiste à façonner une pièce tridimensionnelle à partir d’une succession de fines couches de matière. Lors de ce processus de fabrication, un matériau – matière plastique, métal ou céramique, utilisé à l’état liquide, sous forme de photopolymère, en poudre, en filament ou en film – est solidifié couche par couche. Cette opération est réalisée au moyen d’un laser, d’un faisceau d’électrons ou d’un arc électrique et parfois par fusion ou collage de filaments ou de particules de poudre.

[Translate to French:] Bild: Jon Tyson, Unsplash

L’avantage de ce procédé réside dans sa capacité à surmonter la difficulté de produire une structure complexe en trois dimensions en en faisant une tâche en deux dimensions, plus simple à réaliser. Cette simplification permet de produire des pièces à la géométrie complexe dans de nombreux champs d’application industriels. Toutefois, les pièces fabriquées selon ce procédé ne disposent pas des mêmes propriétés mécaniques que celles produites de manière conventionnelle, par moulage notamment. En plus d’afficher des différences microstructurelles, les pièces fabriquées de manière additive présentent une porosité résiduelle, l’intégrité du matériau est donc moins bonne. En ce qui concerne les propriétés mécaniques, ce type de faiblesses d’un matériau joue un rôle prépondérant et nécessite des contrôles de qualité adaptés, avec un post-traitement intégré au processus, ce qui renchérit la fabrication additive.

Il est donc essentiel que de nouvelles méthodes de gestion globale de la qualité soient mises au point en ce qui concerne les processus de fabrication additive. Sur le principe, celles-ci doivent permettre de détecter, in situ, c’est-à-dire durant la production, les défauts et les différences microstructurelles dans les couches de matériau. Les processus gagnent ainsi en robustesse et peuvent se dérouler de manière à limiter la dispersion de la qualité finale. Il est important de concevoir des technologies appropriées de suivi des différents processus de fabrication additive et des systèmes de matériaux que ces derniers emploient. Ces technologies de suivi doivent être intégrées au système de commande des installations afin de permettre une intervention corrective au cours du processus de fabrication. Cela permettra d’une part d’obtenir un niveau de reproductibilité plus élevé sur le plan de l’intégrité des matériaux pour les pièces produites et une meilleure qualité desdites pièces; d’autre part ces méthodes visent également à pouvoir faire des mesures quantitatives de la robustesse des processus. Il s’agit d’un élément essentiel vers un système global de gestion de la qualité qui comprend la certification des équipements de fabrication additive et des pièces produites ainsi que la main-d’œuvre assurant leur production.

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