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Il faut que les matériaux utilisés répondent à des normes marché, limitant grandement la liberté des sous-traitants dans leur approvisionnement. D’un autre côté, on demande à ces mêmes sous-traitants des prix toujours plus bas, avec des coûts matière en constante augmentation. En ce sens, l’essor de l’impression 3D a rapidement été perçu comme une aubaine pour le secteur. Or, elle possède un certain nombre de limites techniques et inhérentes à son modèle économique auxquelles il faut remédier pour un véritable passage à l’échelle industrielle.

La productivité, fer de lance des besoins d’innovation du secteur de l’aérospatial

L’aérospatial est un secteur très dynamique où l’innovation berce le quotidien des ingénieurs. Les motorisations et autres aspects mécaniques et aérodynamiques des avions, hélicoptères et satellites sont de plus en plus complexes. La fabrication additive représente ainsi une voie qui permet aux ingénieurs de se libérer de certaines contraintes techniques liées aux moyens de transformation traditionnels.

Par exemple, Safran révèle que les injecteurs de carburant de ses hélicoptères étaient, auparavant, un assemblage de 15 pièces différentes. Avec la fabrication additive, il ne s’agit désormais que d’une pièce unique. À ce titre, l’impression 3D, représente un gain de temps, de matériaux et de stockage ainsi qu’un gain de performance précieux.

C’est justement l’un des avantages des systèmes de fabrication additive. Produire en mono-matériaux, limite les opérations d’assemblage, permettant de gagner en productivité. De plus, cela réduit drastiquement le nombre de références à inventorier et stocker. Dans certains cas, plusieurs matériaux sont nécessaires. Pour répondre à ces besoins, de plus en plus de systèmes ont développé la fabrication multi-matériaux.

Céramique, thermoplastique ou métal, la fabrication additive souffre d’un désavantage majeur : sa faible cadence. Lors de petites ou moyennes séries, cette méthode a fait ses preuves, néanmoins quand il s’agit de mass production, la fabrication additive est actuellement sur le banc. Pour résoudre cela, l’automatisation sera indispensable, sinon l’impression 3D restera un outil de R&D et ne sortira jamais du laboratoire pour entrer sur le terrain de la production industrielle.

Une révolution qui cache un modèle économique dépassé

Il est indéniable que la fabrication représente une révolution dans les processus industriels de production de pièces pour l’industrie aéronautique et spatiale. Un secteur où la robustesse et la précision sont des éléments capitaux. Derrière ces enjeux, on parle d’entreprises essentielles à notre société comme Unseenlabs, spécialiste de la surveillance maritime ou encore de vols commerciaux avec plusieurs centaines de personnes, mais aussi des missions de sauvetage du PGHM (Peloton de Gendarmerie de Haute Montagne). On comprend d’autant plus l’importance de ce cahier des charges.

L’aéronautique et le spatial sont des secteurs qui possèdent une des bases de données les plus riches de référencement des matériaux éprouvés, testés et certifiés. Repartir de zéro pour qualifier et recréer cette base de données avec de nouveaux format matière adaptés à l’impression 3D paraît une perte de temps et d’énergie alors que ce travail a déjà été réalisé. Malgré la récente volonté d’ouverture des fabricants d’imprimantes 3D, la question d’un format matière spécifique interroge.

Les fournisseurs de l’industrie aéronautique sont tenus de fabriquer des composants à partir de matériaux normalisés et qualifiés, qui respectent des normes et des critères précis établis notamment par la Federal Aviation Administration (FAA), comme c’est le cas en ce qui concerne leur résistance à la chaleur et aux flammes (FAR 25.853). Par exemple, un sous-traitant aéronautique utilise une référence de polycarbonate pour environ 60 % de son volume de production par injection. À ce jour, il n’existe pas de matière équivalente en fabrication additive (filament, poudre). Il est donc essentiel pour les sous-traitants de pouvoir imprimer les matériaux utilisés par les industriels afin de répondre aux exigences de qualité et de sécurité de l’industrie aéronautique. C’est la typologie de challenges auxquels nous devons absolument faire face.

On comprend alors rapidement que le Graal pour les industriels de l’aérospatial se trouve dans l’intégration de systèmes complètement ouverts. Ce n’est pas aux matériaux de se conformer à ce nouvel outil de production qui entre dans les usines, mais bien à la fabrication additive de s’adapter aux matériaux déjà employés.

Passer de la fabrication soustractive à la fabrication additive, un long chemin à parcourir

Pour faire entrer la fabrication additive dans les sites de production, il manque de la volonté et des compétences. Pour cela, il faut continuer à former les étudiants sur ces circuits ouverts au sein des écoles. De plus, il est nécessaire d’avoir la volonté industrielle d’investir pour améliorer son outil de production.

La fabrication additive possède de nombreux avantages, mais de nombreuses technologies ne répondent pas aux besoins des industriels de l’aérospatial à bien des égards. La majorité des systèmes étant fermés, ils limitent grandement la liberté de conception des équipes R&D.

Un autre défi qui concerne à la fois les donneurs d’ordre et les sous-traitants réside dans l’écoresponsabilité de leur production. Ce dernier constitue un enjeu auquel la fabrication soustractive répond plus difficilement. Bien qu’il existe une filière de revalorisation des copeaux, cela n’est pas suffisant pour en limiter l’impact environnemental.

Dans le domaine des céramiques techniques, l’usinage traditionnel est un processus long et fastidieux, qui de plus, entraîne une usure excessive des outils de coupe utilisés. En revanche, l’impression 3D offre une alternative intéressante en permettant d’imprimer des pièces complexes en céramique technique, tout en évitant les problèmes d’usure excessive des outils et en réduisant les temps de production. De plus, l’impression 3D permet également l’utilisation de plusieurs matériaux pour la fabrication de pièces multimatériaux.

L’avenir de la filière aéronautique et spatiale est confronté à de nombreux défis. La transformation de l’outil de production en est au cœur et la fabrication additive fera partie de ce renouveau au service de la productivité, de l’excellence industrielle et du savoir-faire des entreprises qui l’adopteront. Cependant, il faudra que la fabrication additive soit ouverte, qu’elle utilise le savoir-faire et l’expertise existante autour de matériaux déjà reconnus.

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