[Photo : Bloomberg]
L'impression 3D offre de belles promesses aux fabricants, notamment du côté de l'aéronautique. Mais des défis restent à surmonter afin de rattraper ceux qui ont quitté les blocs de départ plus rapidement.
« Le Canada tire un peu la patte en impression 3D comparativement aux États-Unis, qui sont les leaders, et à l'Europe. Mais je sens une forte volonté des acteurs d'ici, notamment dans l'aérospatiale, de rattraper rapidement ce retard », dit Cyrille Chanal, pdg de FusiA inc. En 2013, selon le Conseil économique, social et environnemental du gouvernement français, 38 % des imprimantes 3D installées dans le monde se trouvaient aux États-Unis, par rapport à seulement 1,9 % au Canada.
La québécoise FusiA emploie 15 personnes et a été fondée en 2014 par une société française. Elle est spécialisée dans la production de pièces métalliques par fabrication additive avec la technologie de la fusion laser. La transformation de la poudre métallique en métal (fusion) se fait grâce à un laser plutôt qu'à l'aide d'un faisceau d'électrons, une méthode utilisée par certains concurrents.
Pour Cyrille Chanal, la fabrication additive, autre nom donné à l'impression 3D, devient rapidement incontournable dans le secteur manufacturier. « Elle nous permet de construire des pièces complexes beaucoup plus rapidement, parfois même dans la semaine, et aussi de rassembler plusieurs pièces en une seule, ce qu'on appelle intégration de fonctions, dit-il. Cela élimine le recours aux soudures, diminuant ainsi les coûts et le temps de fabrication. »
Autre avantage, crucial dans le transport et surtout en aérospatiale, les pièces sont de 30 à 70 % plus légères qu'en fabrication traditionnelle. « Normalement, pour fabriquer une pièce, on enlève de la matière sur un morceau de métal. Mais dans la fabrication additive, c'est l'inverse : on dépose la matière seulement là où elle est nécessaire », explique M. Chanal.
Des pièces en accès libre
Il s'agit d'une révolution technologique, selon Denis Faubert, pdg du Consortium de recherche et d'innovation en aérospatiale au Québec (CRIAQ). « Grâce à l'impression 3D, le monde matériel est en train de devenir aussi accessible à tous que l'information l'est devenue avec Internet », soutient-il.
Déjà, le procédé a fait ses preuves du côté de la fabrication de prototypes. La fabrication additive permet de fabriquer en un tour de main une pièce expérimentale pouvant être testée, puis rapidement ajustée. Cela accélère grandement le processus d'innovation. Sur le plan de la fabrication, des pièces d'une importance jugée non critique sont déjà construites, même dans les moteurs d'avion.
Toutefois, il reste des défis à surmonter, admet le pdg du CRIAQ, notamment du côté des pièces critiques, qui doivent satisfaire des standards de qualité très élevés pour assurer la sécurité des appareils.
« Je pense aux pales de compresseur, par exemple, ou à toute pièce qui doit subir une chaleur très élevée ou une pression très forte lors de l'utilisation », précise-t-il. L'emploi d'alliages avec cette technologie - qu'il s'agisse de plusieurs métaux ou d'un métal jumelé à une autre matière comme la céramique et le plastique - est à l'étape du développement. La fabrication en un seul bloc de pièces, comptant déjà les circuits électroniques nécessaires à leur fonctionnement, fait aussi l'objet de travaux.
L'appui des chercheurs
Avec une technologie en pleine évolution, la R-D prend une importance capitale. Vladimir Brailovski est titulaire de la Chaire de recherche ÉTS sur l'ingénierie des procédés, des matériaux et des structures pour la fabrication additive. Son objectif est de surmonter les défis que pose cette nouvelle démarche et d'en décupler les possibilités.
« Nous travaillons à la fois sur le développement de la technologie de la fabrication additive comme telle et sur tout ce qui l'entoure, notamment la conception des modèles, la fabrication et la finition », précise-t-il.
Il constate que la technologie a fait des pas de géant dans l'industrie aérospatiale. Il donne l'exemple du turboréacteur LEAP, de General Electric, dont les injecteurs de carburant sont produits en impression 3D. Cela permet de leur donner une forme qui aurait été impossible auparavant et d'éviter l'assemblage d'une vingtaine de pièces.
En 2014, Deloitte évaluait à 50 % la diminution du coût des pièces produites par cette technologie en aérospatiale et défense. Les rebuts chutaient de 90 %, et l'arrivée sur le marché était 64 % plus rapide.
Reste à régler un des problèmes majeurs : l'accessibilité de la matière première. « L'offre des poudres métalliques utilisées dans cette technologie est limitée, ce qui pousse les prix à la hausse », note Vladimir Brailovski. Un kilo de poudre de titane peut, par exemple, coûter de 700 à 800 $. En plus du titane, les fabricants utilisent des matériaux haut de gamme, comme l'Inconel, l'alliage médical CoCr ou de l'acier inoxydable et de l'acier à outil.
L'une des missions de la chaire de l'École de technologie supérieure est d'aider les nombreux fabricants de poudre métallique à faire certifier leurs produits pour une utilisation dans la fabrication additive, un marché en essor que ces producteurs convoitent avidement.
Selon MicroMarketMonitor, la valeur du marché mondial de ces poudres métalliques, évaluée à 213 millions de dollars américains, devrait croître de 24 % par année de 2015 à 2020.
