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La fabrication additive (FA) est une famille de procédés qui construisent des objets solides en ajoutant de la matière en couches successives, contrôlées par des fichiers de conception numérique. Contrairement aux méthodes soustractives traditionnelles qui enlèvent de la matière, la FA dépose ou fusionne la matière uniquement là où c'est nécessaire, c'est pourquoi elle est aussi appelée fabrication couche par couche ou impression 3D dans le langage courant.

Les méthodes de FA industrielles les plus courantes comprennent le dépôt de fil fondu (FDM), où le filament thermoplastique est fondu et extrudé; la stéréolithographie (SLA), qui durcit la résine à l'aide de lumière ultraviolette; le frittage sélectif par laser (SLS), qui fusionne des particules de poudre avec un laser; et le dépôt d'énergie dirigée (DED), qui fait fondre de la poudre ou du fil alimenté dans un bain de fusion. Les systèmes de FA métallique utilisent généralement la fusion sur lit de poudre ou le DED pour travailler avec le titane, l'aluminium, l'acier inoxydable ou les alliages de nickel. Les vitesses varient considérablement: les systèmes FDM peuvent prendre des heures pour une petite pièce, tandis que les systèmes industriels à lit de poudre peuvent produire des composants plus grands dans des délais similaires mais avec des coûts de matériaux plus élevés et des tolérances plus strictes.

Place de la FA dans la production

La FA excelle dans le prototypage, les pièces personnalisées à faible volume et les géométries difficiles ou impossibles à usiner, telles que les canaux internes complexes ou les structures en treillis. Les délais sont courts car aucun outillage n'est requis. Cependant, la finition de surface est souvent grossière, la résistance varie selon la direction (anisotropie) et le coût unitaire augmente fortement avec le volume. Pour la production en grande quantité de pièces simples, la fonderie ou l'usinage traditionnels restent moins chers et plus rapides. La plupart des fabricants traitent désormais la FA comme un processus complémentaire plutôt qu'un remplacement: l'outillage rapide, les prototypes fonctionnels, la réparation d'équipements existants et les composants aérospatiaux ou médicaux spécialisés sont son domaine d'application avéré.

Le gaspillage de matière est minimal par rapport à l'usinage, bien que les systèmes à lit de poudre nécessitent une manipulation soigneuse de la poudre non utilisée pour la réutilisation ou l'élimination. La précision dépend du processus et du post-traitement: les tolérances typiques sont de plus ou moins 0,1 mm à 0,5 mm pour la fusion sur lit de poudre, plus larges pour le FDM. Les contraintes internes dues aux cycles thermiques peuvent provoquer des déformations ou des défaillances de pièces si les paramètres de conception et de fabrication ne sont pas gérés avec soin.

Le terme « fabrication additive » est devenu la norme dans les années 2000, à mesure que les brevets sur les premiers procédés d'impression 3D expiraient et que l'adoption industrielle s'accélérait. Il est préféré en ingénierie et dans les normes (ISO 52900 et spécifications connexes) car il est indépendant du processus et évite le langage courant de l'« impression 3D », qui s'applique à toutes les FA mais suggère un équipement de qualité grand public.