Futur de la fabrication additive - Focus sur les alliages d’aluminium

publié le 03 Mar 2017 par Jean-Christophe DUCHATEAU

La métallurgie de l’aluminium et de ses alliages a connu en France un développement historique au niveau scientifique et technique majeur. Il s’en est suivi un essor industriel important tant en termes de production de métal que d’utilisation de l’aluminium dans de nombreuses branches manufacturières.

Comme les autres matériaux métalliques, l’aluminium est depuis longtemps mis en oeuvre par les procédés conventionnels de mise en forme que sont l’usinage, le forgeage ou le moulage. Les propriétés intrinsèques de ce métal en font un objet de réflexion à part. Particulièrement léger et recyclable à l’infini, il dispose de nombreux atouts pour satisfaire les besoins d’économie d’énergie dans les transports et de réduction des gaz à effet de serre qui en découlent. En revanche son aptitude à être usiné, sa température de fusion relativement basse, rendent les procédés industriels conventionnels pertinents, d’autant plus que ceux-ci se perfectionnent.

En ce sens, la fabrication additive aluminium est aujourd’hui à un stade de développement beaucoup moins avancé que les polymères, les alliages de titane ou les bases nickel. Si la production de matière métallique par fabrication additive commence à émerger pour ces dernières nuances, les producteurs d’aluminium n’ont pas encore identifié un engagement fort des utilisateurs tels que les constructeurs aéronautiques ou automobiles dans la mesure où ce matériau semble avoir une pertinence à démontrer vis-à-vis de la fabrication additive, par exemple pour satisfaire à une qualification aéronautique ou en raison de sa limitation à des pièces non critiques en après-vente.

En revanche, le poids économique de ces derniers, la relative jeunesse de leur métallurgie par rapport à celles des aciers, leur potentiel d’applications dans des produits futurs justifient l’étude approfondie des relations entre fabrication additive et alliages d’aluminium. Le gain de masse a pu en effet être démontré sur certaines niches de marché pour des pièces bien particulières au prix d’un effort de reconception. De nouveaux alliages présentant des caractéristiques physiques et mécaniques équivalentes aux grandes familles (2 000, 7 000, etc.) doivent être investigués car les nuances qui peuvent être mises en oeuvre par fabrication additive sont actuellement limitées.

Après avoir analysé les techniques de fabrication additive susceptibles d’être appliquées à l’aluminium et dressé un panorama des principaux alliages, cette ressource a pour objectif d’évaluer la place actuelle de la fabrication additive pour la mise en oeuvre de l’aluminium et des évolutions envisageables selon différents axes de lectures, à savoir la faisabilité technologique, le niveau de pénétration du marché, la compétitivité par rapport aux autres matériaux ou encore les impacts économiques.

Sommaire

INTRODUCTION
ÉTAT DE L’ART ET DÉFIS TECHNOLOGIQUES DE LA FABRICATION ADDITIVE DE L’ALUMINIUM

Les technologies existantes appliquées à l’aluminium
Faisabilité par alliage
Freins relatifs au procédé de mise en forme de l’aluminium
Réflexions en cours

DÉVELOPPEMENTS ACTUELS AU NIVEAU MONDIAL
ÉTUDE DES PRODUITS AU STADE DE L’INDUSTRIALISATION
LA FABRICATION ADDITIVE ALUMINIUM : UN MODÈLE ÉCONOMIQUE À VALIDER

Degré de pénétration dans les principaux marchés d’application : aéronautique, automobile, spatial et défense
Freins économiques au développement de la technologie

COMPARAISON AVEC LES AUTRES MATÉRIAUX ET LES TECHNIQUES DE FABRICATION CONVENTIONNELLES
CONCLUSION GÉNÉRALE
DESCRIPTION DES SCÉNARIOS PROSPECTIFS

Scénario 1 – Prototypage et expérimentation
Scénario 2 – Industrialisation de la personnalisation
Scénario 3 – Production série et gain de performance
Scénario 4 – Évolution de la chaine de valeur : flexibilité et production à la demande
Conclusion générale aux scénarios aluminium