Des soldats installent une machine SPEE3D afin d’imprimer en 3D sur le terrain. Image fournie par SPEE3D.
L’idée d’établir un inventaire numérique de pièces pouvant être matérialisées à la demande continue de stimuler l’imagination des fabricants de tous les secteurs.
Grâce à sa capacité innée à créer rapidement des composants très complexes en faibles volumes, l’impression 3D est depuis longtemps un outil attrayant pour concrétiser cette idée. Des prestataires de services tels que Replique aux grands cabinets d’ingénierie disposant de divisions d’impression 3D comme Würth, le secteur regorge d’entreprises proposant d’aider leurs clients à établir leurs propres inventaires numériques.
Cela ne devrait pas surprendre : la fabrication numérisée offre de nombreux avantages, parmi lesquels moins de déchets de matériaux, des coûts de stockage minimes et une productivité accrue.
Mais le concept d’inventaire virtuel n’est pas uniquement populaire auprès des industriels ; il gagne également en influence auprès des responsables de la défense. Imaginez une unité de soldats immobilisée à sa position, incapable de progresser à cause d’un véhicule en panne ou d’un équipement défectueux. Sans le temps d’attendre des renforts, leur survie même pourrait dépendre de la fabrication de pièces de rechange sur site.
L’un de ceux qui cherchent à proposer une solution dans ce scénario, réunissant inventaire numérique, impression 3D et défense, est le fabricant d’imprimantes 3D SPEE3D. Lors du salon Formnext de cette année, je me suis entretenu avec son PDG Byron Kennedy au sujet de ses efforts pour introduire des imprimantes 3D de la taille d’un conteneur maritime dans les chaînes d’approvisionnement militaires occidentales, afin de produire des pièces de rechange à la demande.
Un modèle CAO d’une pièce d’utilisation finale conçue pour des véhicules militaires. Image fournie par SPEE3D.
Fabrication au point de besoin
SPEE3D s’est imposée comme l’un des premiers leaders du domaine émergent de l’impression 3D militaire. L’entreprise y est parvenue grâce à sa technologie propriétaire de projection à froid, qui consiste à projeter des particules métalliques sur un substrat à vitesse supersonique. Les matériaux sont éjectés à une vitesse si élevée que la seule force de l’énergie cinétique les lie pour former des pièces stratifiées.
Bien que SPEE3D ne commercialise pas explicitement cette technologie comme une solution de défense, ses machines sont toutes des imprimantes robustes et faciles à transporter, idéales pour un déploiement rapide sur des terrains difficiles. Elles sont ainsi devenues une solution de fabrication à la demande attrayante pour de nombreuses grandes armées, notamment celles des États-Unis, du Royaume-Uni, de l’Australie et même de l’Ukraine, où elles sont désormais utilisées pour fabriquer des pièces critiques.
Kennedy considère la dépendance de la technologie aux conceptions numérisées comme un immense avantage. « Si vous avez une pièce qui se casse constamment sur le terrain, vous pouvez désormais la reconcevoir et la rendre plus résistante », déclare-t-il, ajoutant qu’« il ne s’agit pas seulement d’allègement ou de réduction de matière ». Selon lui, la conception pour la fabrication additive (DfAM) est un outil essentiel pour corriger les défauts de pièces peu fiables.
Il estime également que la grande facilité d’utilisation des machines SPEE3D par rapport aux technologies traditionnelles pourrait changer la donne pour les troupes sur le terrain. « Disons que vous êtes en première ligne, dans une base au milieu du désert ou en mer. Vous voulez vraiment pouvoir ouvrir un fichier, lancer l’impression, peut-être envoyer un fichier pour usinage. Il s’agit de rendre les choses aussi simples que possible. »
L’unité de fabrication expéditionnaire de SPEE3D est conçue pour un déploiement rapide dans les environnements les plus hostiles. Image fournie par SPEE3D.
Relever des défis critiques pour la mission
Bien que les imprimantes 3D de son entreprise créent des pièces robustes destinées à l’utilisation finale, Kennedy admet que leurs applications ont des limites, déclarant que « vous n’allez pas installer celles-ci sur un F-35 [avion de chasse] ». Le seuil de certification aérospatiale étant si élevé, il affirme qu’il n’est tout simplement pas pratique de tenter d’exercer un contrôle total sur les facteurs environnementaux, comme cela serait nécessaire pour imprimer sur le terrain.
À la place, SPEE3D se concentre sur les pièces critiques pour la mission (pièces essentielles à l’accomplissement d’une mission) et les pièces critiques en matière de précision (composants aux tolérances ultra-fines tels que les vannes de sous-marins nucléaires). L’entreprise de Kennedy a déjà établi un inventaire numérique comprenant notamment des cylindres Land Rover et des supports d’alternateur, qui peuvent désormais être fabriqués selon les besoins.
À l’avenir, Kennedy est convaincu que l’impression 3D pourra être davantage intégrée aux chaînes d’approvisionnement de la défense. Bien qu’il reconnaisse que les armées disposent déjà de processus complexes de qualification des pièces de rechange, il affirme qu’il s’agit « simplement de s’adapter aux processus internes » et d’appliquer une bonne ingénierie traditionnelle pour surmonter tous les défis qui se présentent.
« Les gens supposent qu’avec l’impression 3D de haut niveau, vous appuyez sur un bouton et une pièce sort. Non, l’ingénierie intervient à chaque étape », explique Kennedy. « Vous devez comprendre ce que font les pièces, le niveau de risque, les tolérances, les propriétés des matériaux. Vous devez donc toujours concevoir chaque pièce. Il n’y a pas de raccourci. »
L’unité de fabrication expéditionnaire de SPEE3D exposée sur son stand Formnext 2024. Photo par 3D Mag.
Étendre les opérations jusqu’à l’échelon tactique
Alors que notre entretien touche à sa fin, je me dirige vers l’unité de fabrication expéditionnaire SPEE3D installée face à nous. Ce système colossal conteneurisé est capable de créer des pièces de 0.9 x 0.7m pesant jusqu’à 40 kilos. Et ce n’est pas seulement théorique : la technologie est déjà déployée. Pas moins de 13 machines SPEE3D sont actuellement actives en Ukraine.
Sur le stand de l’entreprise, Kennedy me parle d’un récent exercice de l’US Navy au cours duquel elle devait concevoir, imprimer en 3D, traiter et usiner une vanne de navire en moins de 4 heures. SPEE3D y est parvenue en seulement 3 heures 45 minutes, soit un gain considérable par rapport aux délais existants de 2 semaines à 6 mois.
Avec les essais sur le terrain menés à la fois aux États-Unis et dans l’outback australien, ces résultats démontrent le potentiel continu de l’impression 3D à la demande dans le domaine militaire. Les budgets de R&D de la défense étant également en forte hausse actuellement, SPEE3D semble bien placée pour tirer parti de cette demande croissante. Il sera fascinant de voir où elle finira par déployer l’impression 3D ensuite.
Un domaine d’opportunité potentiel réside dans la fabrication à l’« échelon tactique » (avec des unités proches des combats). Selon un rapport de DefenseNews, l’US Army se rapproche de cet objectif. Mais Kennedy garde les options de son entreprise ouvertes, concluant qu’elle continue de cibler des pièces très durables pour la terre et la mer, prêtes à être utilisées « dans presque toutes les conditions ».
Des pièces imprimées en 3D par projection à froid exposées sur le stand SPEE3D à Formnext 2024. Photo par 3D Mag.
