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[Reportage] Avec Initial, Prodways industrialise l'impression 3D

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Par publié le à 13h29

[Reportage] Avec Initial, Prodways industrialise l'impression 3D

La poudre de métal est fondue par un laser ultraviolet dans une atmosphère inerte.

Initial conçoit et produit des pièces en fabrication additive. Résine, poudre, métal,… La filiale du groupe Prodways couvre différents types de matériaux. Aujourd’hui plus utilisée pour faire du prototypage rapide, l’impression 3D se voit un avenir dans la production de série. Pour suivre la tendance, l’entreprise d’Annecy cherche à produire plus vite ses pièces et ses moules. Elle nous a ouvert les portes de ses ateliers.

 

La Suisse et son industrie horlogère ne sont pas loin. Basé à Annecy, le spécialiste de la fabrication additive Initial est obsédé par le temps et a fait de la réduction des délais de production, une priorité. La société, filiale du groupe Prodways, souhaite ainsi passer du prototypage à la production de pièces en série, et franchir le cap de l'industrialisation. « On travaille avec des horlogers suisses, mais ils ne représentent pas énormément de volume pour nous », confie Yvon Gallet, président d’Initial, la firme de conception et de production de pièces en impression 3D qu’il a conçue il y a 25 ans. « Nos marchés phares sont l'aéronautique et le spatial. »

Aujourd'hui, le prototypage rapide représente le cœur de la fabrication additive. Mais pour Initial son avenir est dans la fabrication de série. Si elle ne représente que 15% des pièces fabriquées dans ses ateliers aujourd’hui, son président l’assure : « Dans quelques années nous ferons 15% de prototypes et 85% de fabrications de série. Ça va très vite. » D’où la nécessité d’augmenter la cadence. Et d’en être capable rapidement.

Dans l’atelier de fabrication additive plastique, la machine de dépose de fil est à l’arrêt. « Le problème de cette technologie est qu’elle est lente, confie M. Gallet. Mais elle est intéressante car elle permet de travailler avec une chaleur modérée. » En l’occurrence 80°C. À l’inverse, dans les enceintes des machines à frittage de poudre chauffées aux infrarouges (photo ci-dessus), le pyromètre optique indique 180°C. Les grains de 40 microns descendent dans un racleur avant d’être déposés sur une plaque. Un laser, invisible car infrarouge lui-aussi, brûle et solidifie la poudre aux endroits qui correspondent à la pièce, couche par couche. Ici sont fabriquées des paires de semelles pour des chaussures de sport par exemple. « Dans cette machine, nous pouvons en fabriquer 400 paires en 25h », affirme M. Gallet.

Du laser au vidéoprojecteur

De l’autre côté du bâtiment, des machines plus petites utilisent la même technologie avec des lasers plus fins. « Nous essayons de dédier les machines aux matières, confie Yvon Gallet. Car nous ne pouvons pas prévoir les commandes de la journée. Et il nous faut être prêts à tenir des délais. » Chargées au maximum le vendredi soir, les machines tourneront tout le weekend. Et si un problème survient avant dimanche ? « Nous le réglerons lundi », sourit le président de la firme. Il faut savoir déconnecter.

Dans la salle dédiée aux technologies utilisant des résines, aucune fenêtre. Ambiance tamisée, lumière jaune. La matière doit être préservée des ultraviolets. Ceux-ci sont présents dans les lasers qui polymérisent les résines. Machines de stéréolithographie (SLA), Polyjet, mais une seule machine Prodways : une technologie Digital Light Processing (DLP) de grande taille. À l’inverse des machines classiques de SLA qui utilisent un laser, le DLP projette une image. Comme un vidéoprojecteur, sauf que l’image est en ultraviolets. « Intéressant pour les pièces massives », précise Yvon Gallet. Et surtout dix fois plus rapide que le laser qui se déplace.

Des couches de métal de 20 microns d'épaisseur

« Le lancement d’une machine métal est plus long, confie-t-il. Ce n'est pas aussi rapide que le plastique parce qu'il y a beaucoup de préparation. » Acier, inox, aluminium, titane,… La fusion de ces métaux nécessite un environnement inerte. De l’azote ou de l’argon sont injectés dans l’enceinte en fonction du matériau utilisé. « Quand on fabrique du titane ou de l'aluminium, il y a dégagement d'hydrogène, précise M. Gallet. Si de l'oxygène est présent, la réunion des deux et des étincelles n'est pas plaisante. »

Les pièces en cours de fabrication dans le bâtiment dédié au métal sont parties pour 66 heures sous l’effet du laser. « C'est plus lent parce qu'on fait des couches de 20 microns », note M. Gallet avant d’indiquer que le délai entre la commande et la livraison d’une pièce en métal va d’une à deux semaines. Car en plus de la fabrication additive, il faut ajouter quatre ou cinq opérations derrière : traitement thermique, découpe fil, usinage, finition et traitement de surface.

Le faisceau d'électrons dix fois plus rapide que le laser

Isolée du reste : une plus grosse machine, entièrement dédiée au titane. À l'intérieur, la fusion du métal a lieu grâce à un faisceau d’électrons piloté avec un système électromagnétique. D’où la nécessité de l’isoler des machines tournantes ou autres téléphones portables qui dérèglent le faisceau. Les couches de fabrication additive y sont plus épaisses : 100 microns. La rugosité est donc plus importante. « Mais pour l’ébauche c’est parfait, assure M. Gallet. Et on est dix fois plus rapides qu’avec le laser. »

Mais la fabrication additive permet aussi de fabriquer des moules rapidement et de les perfectionner. « Aujourd'hui pour faire un moule en aluminium classique il faut environ 4 semaines, déclare Olivier Strebelle, administrateur du groupe Prodways. Fabriquer un moule sur une imprimante 3D prend deux ou trois jours. On gagne beaucoup de temps. » C’est à cela que sert notamment la machine DLP de Prodways qu’utilise Initial. Le moule en résine epoxy chargée céramique de la photo ci-dessus a été fabriqué de cette façon. « Il y a donc un potentiel de fabrication série via des procédés indirects avec ces machines. »

Le bâtiment dédié aux moules et à l’injection thermoplastique est sur un autre site, à quelques kilomètres. À l’heure du déjeuner, le personnel s’est absenté mais les machines s’activent. Sur une table au fond de l’atelier, Initial sort sa dernière cartouche pour gagner du temps : un système de régulation thermique imprimé en 3D (photo ci-dessus). « Nous avons divisé le temps de production par deux avec ce système, affirme Yvon Gallet. Quand on injecte la matière dans le moule à 220°C, il faut redescendre très vite en température pour la solidifier. » De l’eau ou de l’huile sont injectées à des températures plus basses et circulent au plus près de la pièce. En s'alliant, Prodways et Initial semblent soucieux de ne pas rater le rendez-vous de l'impression 3D avec la production de série.

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