La fabrication additive ou l'impression 3D est un processus de production basé sur la simple idée de convertir un modèle numérique en un modèle tridimensionnel. Au fil du temps, diverses technologies d'impression 3D se sont développées dans le secteur, toutes partageant le fait qu'un objet physique est créé couche par couche. Il existe différentes méthodes d'impression 3D.
Le concept original remonte aux années 1980 lorsque le Dr. Kodama de l'Institut municipal de recherche industrielle de Nagoya a développé une technique de prototypage rapide qui produisait un objet couche par couche. En 1984, un groupe de chercheurs français a déposé un brevet, qui a été abandonné quelques années plus tard. En fin de compte, ce fut Chuck Hall, fondateur ultérieur de 3D Systems, qui obtint le premier brevet commercial en 1986, une technologie appelée stéréolithographie ou SLA.
Ce premier développement marque le début de la quatrième révolution industrielle, comme on le sait aujourd'hui, qui offre des applications totalement nouvelles dans divers domaines, tels que ceux de la médecine, de l'aérospatiale et de la bijouterie.
Le développement de divers procédés d'impression 3D
Un processus d'impression 3D est stéréolithographie. Ceci utilise comme matériau d'impression une résine liquide qui durcit sous une lumière UV. Au fil des années, de nombreuses nouvelles technologies de fabrication additive ont émergé de ces progrès. En 1988, le professeur Carl Deckard de l'Université du Texas a demandé un brevet pour le frittage sélectif au laser (SLS) ou le frittage sélectif au laser. Ici, la poudre de plastique est fondue au moyen d'un laser. À la même époque, Scott Crump, fondateur du groupe Stratasys, développa les premières imprimantes 3D pour l'extrusion d'un filament en plastique. Cette technique brevetée s'appelle FDM (Fused Deposition Modeling). Elle est aujourd'hui l'une des technologies d'impression 3D les plus répandues en raison de sa facilité d'utilisation et de son coût initial relativement faible.
Depuis les années 1990, l’industrie poursuit sa voie du succès avec de nouveaux procédés d’impression 3D, tels que la pression de liant inventée par ZCorp. Ce procédé utilise des poudres minérales, des liants et des encres colorées. De plus, le polyjet ou le jet de matière a été développé, inventé par la société israélienne Objet (qui a fusionné avec Stratasys en 2012). Des milliers de fines gouttelettes de polymère sont solidifiées par un éclair de lumière. Pour sa part, le processus SLS a évolué dans le sens où il est maintenant possible de produire des métaux additifs, par exemple avec du métal fritté directement au laser (DMLS), commercialisé par Phénix Systems, SLM Solutions ou Concept Laser. Au même moment, la société suédoise Acram développa la fusion par faisceau d'électrons (E-BEAM) dans les années 2000.
Malgré la forte concurrence, de nombreux acteurs entrent sur le marché pour améliorer les processus existants ou pour développer les processus originaux. La société d'ingénierie EnvisionTec avec DLP (Digital Light Processing), la société française Prodways avec MovingLight ou Carbon3D avec CLIP ont développé des méthodes dérivées de la stéréolithographie. En 2016, le géant HP a annoncé, à la surprise générale, l'entrée sur le marché des imprimantes 3D. Cela aurait été couronné de succès avec une nouvelle technologie brevetée appelée MultiJet Fusion, qui combinait une pression de poudre et un matériau Jetting pour ajouter des pièces en plastique d’une manière supplémentaire.
Aujourd'hui, cependant, le métal semble être la dernière tendance pour les fabricants de machines. Parmi les jeunes entreprises, il y a BeAM Machines, XJet, Markforged, Fives AM, Desktop Metal et AdMetalFlex, avec des offres allant de temps d'impression bon marché à des temps plus courts, à des métaux différents et compatibles. À l’avenir, environ 17 milliards de dollars seront dépensés d’ici 2020 sur le marché de l’impression 3D et des imprimantes associées, du matériel d’impression et des services associés.