En s’intégrant dans les lignes de production, la fabrication additive apporte son lot de risques hygiène, sécurité et environnement (HSE). Problèmes respiratoires, danger d’explosion, produits cancérogènes… "La question des risques HSE a commencé à prendre une réelle importance avec l’arrivée des technologies d’impression sur lit de poudre", relate Alain Bernard, coauteur de l’ouvrage de référence « Fabrication additive » (Dunod, 2015).
Car les poudres utilisées dans ces procédés sont d’une extrême finesse, les plus petites mesurant seulement 15 microns. Pour qualifier les risques qu’elles présentent, l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS), organisme de prévention des risques au travail, mène des recherches en laboratoire et récolte les expériences d’utilisateurs depuis 2013. Les granulés peuvent rester en suspension dans l’air et être ingérés par les opérateurs qui les manipulent, par voie respiratoire ou par les pores de la peau. "Inhaler ces poudres peut provoquer des difficultés respiratoires, voire de l’asthme, et certains matériaux utilisés sont classés cancérogènes, soulève Cosmin Patrascu, le rédacteur d’une fiche sécurité publiée en mars 2019 par l’organisme. De plus, leur taille les rend très sensibles à l’inflammation. Elles peuvent provoquer des incendies, voire des explosions."
« Il ne faut pas diaboliser la fabrication additive, tempère Alain Bernard. Comme n’importe quelle technologie, elle présente des risques et il faut se protéger en conséquence. » Pour se prémunir, les industriels installent leurs machines dans des pièces dédiées, dont l’air est purifié en continu afin d’éliminer les particules en lévitation. Et équipent leurs techniciens pour éviter toute exposition. "Les opérateurs qui s’approchent des machines et qui manipulent les pièces portent tous une combinaison complète, des gants et un masque", détaille Éric Baustert, le responsable R & D de Volum-e, un fabricant de pièces en impression 3D implanté à Blangny-sur-Bresle (Seine-Maritime), qui fournit notamment les secteurs de l’aéronautique, du spatial et du luxe.
En France, un travail de normalisation
Chez Michelin aussi, le sujet est pris au sérieux. "Nous avons mis en place des mesures draconiennes pour protéger les opérateurs exposés aux micropoudres, relate José Cocovi, le directeur ingénierie et procédés du groupe. Les machines sont dans des ambiances confinées et ceux qui les opèrent sont équipés de scaphandres au plus haut niveau de filtration." Des mesures prises dans les années 2000, complétées par la vérification régulière de présence de poudres dans l’air et par l’étude de la biocompatibilité de chaque matériau développé en interne. Face au manque de normes de sécurité, l’ensemble de la filière s’est réuni. Au sein de l’Union de normalisation de la mécanique (UNM), un bureau composé d’une centaine de personnes représentant de grands groupes – PME spécialisées, fabricants de machines et instituts de recherche – devrait publier les premières normes françaises sur la question au cours de l’année 2020. "Leur application ne sera pas obligatoire, précise Olivier Coissac, chef de secteur à l’UNM et secrétaire du groupe de travail. Ce seront des recommandations pour que les industriels adaptent leurs ateliers en fonction de leur activité."
Harmonisation des réglementations internationales
En attendant, les fabricants prennent les devants pour garantir la sécurité d’exploitation de leurs machines. Ce faisant, ils répondent à certaines obligations, comme la certification CE obligatoire pour commercialiser un appareil industriel. Et anticipent de futures normes. L’américain HP a par exemple développé ses machines pour que les poudres ne soient jamais à l’air libre. "La plate-forme d’impression est intégrée dans un chariot qu’il est possible de transporter jusqu’à la machine de nettoyage une fois l’impression terminée", explique Agnieszka Thonet, membre du laboratoire de recherche HP Labs. La solution proposée par AddUp est plus volumineuse. "Nous avons aménagé un conteneur qui peut accueillir une ou deux machines, relate Frank Moreau, le président du spécialiste français de la fabrication additive métallique. Cela permet aux petites entreprises d’installer simplement un environnement sécurisé sur leur site." Dans le cadre du projet Aeroprint de Dassault Aviation, Addup travaille même à la création d’un atelier entièrement automatisé. "Les opérateurs ne manipuleront jamais la poudre. C’est la seule manière de parvenir au risque zéro", argue Frank Moreau.
Cet objectif du « risque zéro » est partagé à l’international. Un travail conjoint entre l’Union européenne et les organismes de normalisation internationaux ISO et ASTM, lancé à l’initiative de la France, vise à harmoniser les réglementations. "L’objectif est de doter tous les pays d’une même norme", souligne Olivier Coissac. Attendu pour 2022 en Europe, le règlement encadrera la fabrication des machines et l’aménagement des ateliers. Fruit d’une collaboration de tous les acteurs du secteur, il apportera un référentiel commun. Participant ainsi à la démocratisation de la technologie.
Un bénéfice écologique discuté
Faisant l’objet d’une attention particulière des fabricants de machines, les poudres d’impression ne sont pas nocives seulement pour l’humain. Libérées dans l’atmosphère, elles peuvent devenir un sous-produit nocif à l’environnement. Pourtant, la valeur écologique de l’impression 3D est souvent mise en avant par ses promoteurs. Additive, elle produit moins de déchets que ses alternatives soustractives et permet de fabriquer au plus près du besoin, limitant le transport et le stock. Mais plusieurs à-côtés viennent grever son image écologique. Dans une étude menée en 2018, des chercheurs du MIT et des universités de Yale (États-Unis)et de Nottingham (Royaume-Uni) rappellent que les poudres sont rarement recyclables et que leur fabrication requiert de nombreuses étapes. À cela s’ajoute un autre biais : en facilitant la production rapide de petites pièces, l’impression 3D peut entraîner une augmentation de la production de produits de consommation jetables. Plusieurs pistes sont évoquées pour limiter cet impact : "Une recherche plus poussée sur les effets environnementaux de la production des matériaux et de la manière dont les produits sont utilisés, mais aussi sur les déchets qu’ils génèrent." Autrement dit, le contrecoup environnemental de l’impression 3D ne se limite pas à la fabrication d’une pièce, mais à la totalité de son cycle de vie.
