L'impression 3D pour les casques ?

L'impression 3D, ou « fabrication additive » (FA) comme on l'appelle dans le secteur, fait la une de l'actualité en tant que méthode de fabrication incontournable pour de nombreux types de produits et de secteurs d'activité.

La fabrication additive s'est imposée dans le domaine des prototypes de développement de produits. Cependant, certains secteurs ont commencé à produire des pièces destinées à une utilisation à long terme dans les domaines médical et aérospatial. De plus, des produits alimentaires, des voitures et même des armes à feu ont été fabriqués grâce à cette méthode révolutionnaire de manipulation des matériaux. N'est-ce donc qu'une question de temps avant que tous les procédés de fabrication ne deviennent obsolètes, y compris ceux utilisés pour produire les casques et les doublures de protection de Team Wendy ? Peut-être, mais probablement pas.

La définition la plus élémentaire est la suivante : tout procédé qui permet de fabriquer une pièce par ajout, plutôt que par soustraction ou découpe. Les procédés et technologies actuels comprennent :

• Extrusion : impression 3D ou modélisation par dépôt fondu (FDM) – consiste à extruder un filament thermoplastique fondu et à déposer un mince cordon de matière côte à côte, couche par couche
• Polymérisation par lumière : stéréolithographie (SLA), traitement numérique de la lumière (DLP) – utilise un laser ultraviolet ou une image lumineuse à haute intensité pour polymériser une résine liquide, en construisant généralement sur une plaque, couche par couche
• Lit de poudre : frittage laser sélectif (SLS), frittage laser direct de métal (DMLS) – utilise un laser à haute intensité pour faire fondre et lier entre elles des poudres thermoplastiques ou métalliques

Les avantages et les raisons du succès de la fabrication additive

Le terme « AM » est le plus souvent utilisé à la place des termes « usinage » (ou « fabrication soustractive ») et « moulage par injection ». L'usinage est particulièrement adapté aux volumes de pièces faibles à moyens, lorsque des tolérances très strictes sont requises. Le moulage par injection est quant à lui idéal pour les volumes de pièces moyens à élevés, lorsque des tolérances moyennes à élevées sont nécessaires. L'AM comble actuellement le créneau des très petits volumes et des tolérances faibles à moyennes que les deux autres méthodes ne couvrent pas. Elle est particulièrement adaptée aux petits volumes en raison des coûts relativement élevés de production des pièces.

La fabrication additive (FA) offre un large éventail de matériaux, allant des thermoplastiques techniques existants, tels que le polycarbonate et le nylon, aux métaux utilisés dans l’aérospatiale, comme le titane et les superalliages à base de nickel. L’absence d’outillage rend ce procédé idéal pour donner vie à des conceptions uniques ou en exemplaire unique. De plus, comme la quasi-totalité des procédés de FA s’effectuent couche par couche, il est possible de réaliser des éléments tels que des cavités internes qui seraient autrement impossibles à obtenir (par moulage par injection) ou extrêmement difficiles à réaliser (par usinage).

Inconvénients

La fabrication additive (AM) est encore une technologie qui en est à ses balbutiements. Cela signifie que nous n’en exploitons probablement qu’une infime partie du potentiel. Mais cela signifie également que les machines nécessaires sont très coûteuses et évoluent très rapidement ; un équipement acheté aujourd’hui risque d’être obsolète d’ici quelques années. Les matériaux utilisés peuvent parfois correspondre exactement à ceux employés dans les méthodes de fabrication existantes, ce qui devrait permettre d’obtenir des pièces présentant des résistances comparables. Cependant, dans le procédé FDM par exemple, les couches ne se lient pas entre elles aussi bien que si la pièce était une version monobloc du même matériau. De plus, certains procédés de FA utilisent des matériaux propriétaires ; ainsi, si les propriétés matérielles requises pour la conception d’une pièce exigent quelque chose de différent, cela peut exclure d’emblée tout un procédé.

Alors, quand vais-je recevoir mon casque Team Wendy imprimé en 3D ?

Pas pour l'instant. À l'heure actuelle, aucun des composants que nous vendons n'utilise cette technologie. Cependant, la quasi-totalité des produits que nous commercialisons ont d'abord été des prototypes imprimés en 3D. Ces dernières années, le nombre de prototypes utilisés pour mettre au point un produit avant sa production a considérablement augmenté.

L’une des premières impressions que nous avons réalisées concernait en fait la conception de la plaque d’entraînement ESAPI, afin de vérifier son ajustement dans divers porte-plaques et d’inspecter les surfaces courbes à la recherche d’éventuels défauts. Pour les modèlesEXFIL® Carbon et LTP, des maquettes des coques ont été imprimées pour tester l’ajustement et obtenir un rendu esthétique parfait. Le prototypeEXFIL® Ballistic présenté pour la première fois au SHOT Show 2014 était une coque SLA, qui avait été peinte et dotée de bords renforcés selon les méthodes de production réelles. Cette coque n’offrait aucune protection balistique ni contre les chocs contondants, mais elle a permis aux opérateurs et aux agents des forces de l’ordre de l’essayer et de donner leur avis, ce qui a considérablement renforcé la confiance dans la conception avant de se lancer dans la fabrication d’outillage coûtant des dizaines de milliers de dollars.

Un autre avantage réside dans la possibilité de réaliser des gabarits et des outils de production à petite échelle. Nous avons utilisé des pièces imprimées en 3D pour diverses applications d’assemblage où les tolérances de positionnement ne sont pas très strictes. Lors de la fabrication de casques, les surfaces complexes constituent toujours un défi. L’usinage de pièces présentant des surfaces complexes couvrant une surface assez étendue peut s’avérer coûteux ; dans ces cas-là, l’impression 3D (en particulier la technologie FDM) peut s’avérer bien plus économique.

Potentiel futur

Le potentiel de cette technologie dans le domaine des casques est immense. Imaginez que vous puissiez faire scanner votre tête et recevoir, quelques jours plus tard, un casque parfaitement adapté à votre morphologie : confortable, discret et aussi léger que possible. Bien que cela ne soit pour l’instant qu’un rêve, les progrès de la technologie de fabrication additive pourraient en faire une réalité plus tôt que nous ne le pensons.