Fabrication additive. Mobiliser les forces françaises

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  • Fabrication additive

    Mobiliser les forces franaises

  • Fabrication additive. Mobiliser les forces franaises, Paris, Presses des Mines, Les Docs de La Fabrique, 2016.

    ISBN : 978-2-35671-393-3

    Presses des MINES TRANSVALOR, 201660, boulevard Saint-Michel - 75272 Paris Cedex 06 - Francepresses@mines-paristech.frwww.pressesdesmines.com

    La Fabrique de lindustrie81, boulevard Saint-Michel -75005 Paris - Franceinfo@la-fabrique.frwww.la-fabrique.fr

    Couverture : Corentin Echivard

    Dpt lgal 2016

    Achev dimprimer en 2016 - Imprimeur Chirat - 42540 Saint-Just-la-PendueTous droits de reproduction, de traduction, dadaptation et dexcution rservs pour tous les pays.

  • Fabrication additive

    Mobiliser les forces franaises

  • Les Docs de la Fabrique

  • Table des matires

    Avant-propos 7

    Synthse 9

    Avertissement 11

    Remerciements 13

    Chapitre 1 - Gnralits 15Dfinitions 15Processus de fabrication 17Un phnomne la mode 17Dj vieux de quelques dcennies 18Un march encore rduit mais explosif 20Grand public vs. industrie : le choix de la fabrication additive 20

    Chapitre 2 - La place de la fabrication additive dans lindustrie 23Prototypage rapide et outillage 23Produire par fabrication additive 25

    Chapitre 3 - Lindustrie franaise et la fabrication additive 35Machines 35Matriaux 37Sous-traitants 39Logiciels 41Donneurs dordres et usages 41La France doit exploiter ses atouts 44

  • Fabrication additive : mobiliser les forces franaises6

    Chapitre 4 - La course mondiale des politiques industrielles 45tats-Unis 45Royaume-Uni 46Allemagne 47Europe 48Autres pays 49

    Chapitre 5 - Les politiques publiques en France 51Ce qui se fait en France 51Une impression de dsordre trs partage 55Des dficiences pallier au sein de lcosystme 57

    Chapitre 6 - Pour une Alliance franaise de la fabrication additive ? 59Mission 1 : partage de linformation et coordination 60Mission 2 : dfinition de feuilles de route stratgiques 61Mission 3 : projets industriels stratgiques 62Quelle structure ? Quelle gouvernance ? Quels moyens ? 64Vers un centre de comptence national ? 66Pourquoi cest le moment ? 67

    Rfrences bibliographiques 69

    Annexe A - Personnes rencontres 71

    Annexe B - Technologies dimpression 75

    Annexe C - Matriaux imprimables 77

    Annexe D - Index des abrviations 79

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    Avant-propos

    La collection des Docs de La Fabrique rassemble des textes qui nont pas t labors la demande ni sous le contrle du conseil dorientation de La Fabrique de lindustrie, mais qui apportent des lments de rflexion stimulants pour le dbat et la prospective sur les enjeux de lindustrie.

    Cette synthse, claire et pdagogique, analyse avec justesse les technologies de fabrication additive et leur impact potentiel sur lindustrie. Elle discute les opportunits de march pour les entreprises franaises qui les utiliseront et pour celles qui fourniront les systmes de fabrication ou du moins une partie significative de leur valeur ajoute. Elle montre enfin les forces et les faiblesses du tissu industriel franais dans ce domaine.

    Limpression 3D est surtout connue aujourdhui dans le domaine des polymres, grce des machines simples et peu coteuses pour des pices de petite taille. Nanmoins, cette tude montre que cest la fabrication additive de matriaux mtalliques qui reprsente le vritable enjeu industriel. Les technologies sont plus complexes matriser ; les acteurs industriels capables de construire les machines ne sont probablement pas les mmes.

    Ce travail est le mmoire de trois ingnieurs du Corps des mines, en dernire anne de formation. Ils ont complt leur analyse par des rflexions sur une possible politique industrielle, auxquelles La Fabrique napporte ni caution ni critique faute de les avoir mises en discussion avec les parties prenantes.

    Les ingnieurs-lves ont rencontr beaucoup dinterlocuteurs qui nont pas souhait tre cits nommment. Ils ont donc repris leur compte les propos qui les ont convaincus, non sans avoir recoup leurs informations. Ntant pas encore tenus au devoir de rserve qui simposera bientt eux, ils nont pas hsit exprimer leurs points de vue sans dtours.

    Nous esprons que ce document stimulera la rflexion des industriels et des pouvoirs publics et serons heureux de recueillir leurs ractions.

    Lquipe de La Fabrique

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    Synthse

    Limpression 3D est un sujet la mode. Crer un objet physique directement partir dun dessin numrique par addition de matire, couche par couche, ne peut effectivement que susciter lenthousiasme. Loin des fantasmes de la production domicile , ces technologies nouvelles, que le terme de fabrication additive dcrit plus fidlement, ont un rel potentiel de transformation de lindustrie.

    Offrant une libert de conception quasi infinie, la fabrication additive requiert un important processus dappropriation par les entreprises, cl de futurs gains de comptitivit. Elle mobilise une chane de valeur trs tendue, de la prparation des matriaux la fabrication des pices, en passant par le dveloppement des outils logiciels. chaque maillon de la chane des dfis doivent encore tre relevs.

    Cette transformation majeure de lindustrie donne dores et dj lieu une course mondiale. Et si la France a des atouts certains, nous avons aussi identifi des failles dans lcosystme hexagonal de la fabrication additive. Faute de stre mise en ordre de bataille, la France est dj en retard. Nous appelons ainsi la mise en place dune stratgie nationale claire et visible et en proposons une version concrte : la cration dune Alliance franaise de la fabrication additive.

    Cette Alliance combinerait des missions de partage de linformation et coordination, de dfinition de feuilles de route stratgiques et didentification de projets industriels stratgiques. Elle jouerait aussi le rle de service daiguillage pour les industriels et les investisseurs ainsi que dacclrateur de potentiels centres de comptences nationaux.

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    Avertissement

    De nombreuses tudes ont t consacres la fabrication additive. Si le rapport annuel du cabinet amricain Wohlers constitue la rfrence bibliographique majeure, plusieurs tudes franaises se sont rcemment penches sur ce sujet porteur.

    Le prsent document est le fruit dun travail ralis par trois jeunes ingnieurs destins la fonction publique, dans le cadre dun mmoire de dernire anne de formation du Corps des mines. Il conclut une tude qui sest tendue de novembre 2014 juin 2015 et au cours de laquelle nous avons rencontr plus dune cinquantaine dacteurs, principalement franais, de la fabrication additive. Nous nous sommes efforcs dtablir un panorama (forcment partiel) de lindustrie de la fabrication additive en France et surtout de proposer des pistes de rflexion pour une politique industrielle franaise en la matire.

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    Remerciements

    Nous tenons remercier toutes les personnes qui ont pris le temps de nous accorder un entretien, pour avoir accept de partager avec nous une partie de leur connaissance du domaine, Frdrique Pallez pour ses conseils aviss sur la conduite de ce mmoire et Marine Core-Baillais, pour sa patience alors que nous ne connaissions pas grand-chose la fabrication additive et pour les personnes avec qui elle nous a mis en contact.

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    Chapitre 1

    Gnralits

    Dfinitions

    La fabrication additive recouvre un ensemble de techniques trs varies pouvant sappliquer des matriaux eux-mmes divers. Il sagit dun procd de fabrication dune pice partir dun fichier 3D informatique, par ajout de matire couche par couche, qui permet de passer directement de la pice virtuelle la pice fabrique.

    Process de fabrication additive (source : 3Dfactory.co.il)

    Le terme impression 3D (3D printing en anglais) est parfois utilis dans un contexte grand public, mais le monde industriel lui prfre le vocable de fabrication additive (additive manufacturing ou direct manufacturing). Cest le terme qui a t retenu par les comits de normalisation1. La norme ISO 17296-2 distingue et classe les techniques de fabrication additive en sept familles, dont les plus communes sont :

    - le dpt de fil fondu, plastique ou mtal (souvent dsign par lacronyme FDM pour Fused Deposition Modeling) ;

    1 - AFNOR, NF E 67-001, 2011, Fabrication additive : Vocabulaire & ISO/ASTM 52921:2013.

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    - la strolithographie (abrge en SLA), qui consiste insoler certaines parties dun bain de rsine photosensible pour durcir les zones souhaites ;

    - le frittage ou la fusion de matriaux sur lit de poudre (polymres, alliages mtalliques mais aussi cramique ou encore sable) par laser ou faisceau dlectron.

    Il existe dautres techniques et matriaux qui permettent daller de limpression de btiments par projection robotise de bton jusqu celle de tissus cellulaires en passant par des produits alimentaires comme le chocolat.

    Exemples dimpressions en cramique et polymre.

    (sources : Bernat Cuni, Luxexcel)

    Lannexe B reprend la classification ISO et la dtaille. La correspondance terminologique entre langlais et le franais dans ce domaine en dveloppement est trs faible ; la rfrence tant le lexique franais-anglais du rapport du Conseil gnral de larmement2.

    De nombreux matriaux peuvent tre mis en forme avec cette technologie ; les plus communs sont les polymres (plastiques) et les mtaux. Lannexe C donne une liste plus exhaustive des matriaux imprimables. La base de donnes SENVOL3 dveloppe par linstitut amricain America Makes recense trs prcisment les machines et matriaux imprimables.

    2 - CGArm-CCI, paratre.3 - Site internet : www