Si la fabrication additive a su séduire les industriels pour la production directe de pièces, elle joue également un rôle de plus en plus important dans des étapes intermédiaires de fabrication. Ainsi, près de 20 % des pièces imprimées dans le monde par l’industrie sont de l’outillage, selon le rapport du cabinet Wohlers de 2018. Dans ce domaine, les moules pour la plasturgie ou le matriçage des pièces métal ont le vent en poupe.
« Il y a quelques années, les moules imprimés en 3D relevaient surtout du prototypage rapide, explique Céline Razat, experte de l’impression 3D passée chez Segula Technologies. Aujourd’hui, ces outils apportent de la valeur ajoutée à la pièce finie. » Michelin a été précurseur en produisant par fusion laser sur lit de poudre (SLM) plus d’un million d’exemplaires d’inserts de moules métalliques destinés à structurer les sillons de ses pneumatiques haut de gamme. « Ces empreintes ont des géométries complexes, hors de portée de l’usinage traditionnel », souligne Jean-Luc Laval, le directeur marketing d’AddUp, la coentreprise entre Michelin et Fives spécialisée dans l’impression 3D métal.
Conformal cooling
La liberté de conception offerte par la fabrication additive permet aussi aux moulistes d’optimiser les propriétés de leur outillage. La technologie de régulation thermique baptisée conformal cooling, qui se développe rapidement, en est une illustration. Elle consiste à créer dans l’épaisseur du moule des canaux pour véhiculer un fluide caloporteur (eau ou huile) afin d’en maîtriser l’enveloppe thermique et de réduire les points chauds dans le moule, sources de faiblesses internes dans la pièce finale.
À la clé : une meilleure qualité de la pièce, mais aussi une réduction de la quantité de matière utilisée ainsi qu’une diminution des temps de cycles de 25 à 50 % selon les produits. Pour atteindre de tels résultats, les canaux doivent épouser la géométrie de la pièce.
Les modèles CAO font apparaître des tracés aux formes complexes, tout en courbes et spirales. « Ces géométries sont inaccessibles à l’usinage traditionnel, explique David Muller, spécialiste des moules hautes performances. La fusion laser d’une poudre d’acier de type maraging est la solution la plus intéressante. C’est la seule technologie qui permet de produire des canaux fermés, avec une grande liberté de forme. » Mais le procédé est cher. Il est donc nécessaire de cibler avec précision les zones du moule qui devront être ainsi optimisées.
Production optimisée
Prodways est l’un des principaux acteurs français dans la conception en fabrication additive d’inserts d’optimisation thermique. Sa filiale Initial, spécialiste de la conception et de la production de pièces en impression 3D, a développé des compétences en plasturgie pour répondre à ce besoin. « Initial rassemble deux ingrédients indispensables au conformal cooling : les connaissances rhéologiques et la maîtrise des procédés. Le comportement thermique du moule doit être simulé avec précision avant de concevoir les canaux », insiste Olivier Strebelle, le directeur général de Prodways.
De grands donneurs d’ordres comme L’Oréal et Schneider Electric travaillent avec Initial pour optimiser la production de leurs pièces plastiques. L’optimisation thermique est désormais utilisée pour des pièces de petites dimensions, à haute valeur ajoutée et destinées au grand public. « C’est le parfait exemple de ce que la fabrication additive peut apporter à la production en grande série », résume Olivier Strebelle.
