10 février 2020 6 minute(s)

Impression 3D métallique : une usine mobile à Nanterre pour dessiner le futur

Avec sa promesse de nouvelles libertés de conception et de fabrication, l’impression 3D métallique séduit de plus en plus d’entreprises. En quelques années, la France a vu émerger des acteurs décisifs, dont l’innovation et la force de frappe pourraient faire de ce secteur naissant un moteur de croissance pour l’industrie tricolore. Entretien avec les « chevilles ouvrières » de la première usine modulaire et mobile utilisant cette technologie de rupture, qui vient d’être inaugurée à Nanterre au campus de l’école d’ingénieurs CESI.

En quelques mots, qu’est-ce que l’impression 3D métallique ?

Jean-Daniel Penot, responsable fabrication additive à CESI – Chez les industriels, on l’appelle fabrication additive métallique : c’est une famille de procédés de fabrication – on en compte une petite dizaine pour le métal – qui part d’une pièce dessinée numériquement en 3D et la tranche virtuellement en différentes couches, pour la produire en réalisant ces couches les unes après les autres.

David Failly, Directeur du Cefipa et directeur régional Ile-de-France Centre Pays de Loire de CESI  – L’intérêt principal de ce moyen de fabrication non conventionnel, c’est qu’il apporte de la complexité, de la valeur ajoutée aux pièces que vous ne pouvez pas réaliser par des moyens conventionnels, ou moins facilement.

En quoi la France est-elle bien positionnée dans ce nouveau secteur ?

J.-D. P. – La moitié du marché de la fabrication additive concerne le plastique et l’autre moitié le métal, les autres matériaux comme les céramiques couvrant des volumes très faibles. L’impression 3D plastique a surtout émergé aux États-Unis, même si des Lorrains ont déposé le premier brevet dans les années 1980, sans réussir à en tirer parti. À l’époque, la fabrication additive se cantonnait au prototypage, pour fabriquer de petites pièces. Côté métal, c’est au début des années 2000 qu’elle a émergé en force en Europe, et que l’Allemagne s’est imposée comme leader.

La France était plutôt en retard jusqu’à il y a 6-7 ans, mais elle a bénéficié de la consolidation du marché. En 2016 on a vu ainsi apparaître, avec AddUp, une joint-venture entre Fives et Michelin, un acteur français ayant l’ambition et la force de frappe nécessaires pour s’attaquer au marché. L’entreprise compte aujourd’hui plusieurs centaines de salariés après le rachat de deux startups françaises : BeAM, basée à Strasbourg, et Poly-Shape, fondée à Évry et qui aujourd’hui produit surtout à Salon-de-Provence et à l’international, avec une entité en Italie en face des usines Ferrari qu’elle alimente. Au niveau logiciel, on a aussi en France des acteurs importants comme Dassault Systèmes, qui produit à Vélizy une suite logicielle très intéressante pour la fabrication additive. Il y a par ailleurs les utilisateurs de la technologie comme Safran, qui tire très fort le secteur même si c’est encore surtout pour de la R&D, Thalès pour les pièces de satellite, ou encore Michelin qui est le plus grand producteur au monde à date avec 1 million de pièces par an. La France commence donc à compter des acteurs importants, ainsi qu’un vivier de PME et ETI pour lesquelles l’impression 3D pourrait se révéler différenciante : à CESI, nous avons envie de les épauler en développant autour d’eux un tissu industriel.

 

En quoi le projet d’usine mobile d’impression 3D métallique que vous avez inauguré le 28 novembre à Nanterre sert-il cette ambition ?

D.F. – Au fur et à mesure que cette technologie a quitté le seul laboratoire pour entrer dans l’atelier industriel, on a commencé à travailler avec des quantités non négligeables de matière, ce qui a introduit de nouveaux risques : un risque d’explosion avec une granulométrie très fine des poudres métalliques ; et des risques CMR[1] pour les opérateurs avec la volatilité de ces composants. Forts de ces constats, il nous a semblé important de travailler à concevoir un environnement qui permettrait une utilisation intensive de l’outil d’impression 3D métallique, en assurant une gestion complète des risques induits pour l’industriel.

C’est ainsi que nous avons conçu à CESI une unité autonome de fabrication additive en containers maritimes, en partenariat avec AddUp, qui nous a fourni la machine, et la startup lyonnaise Capsa, spécialisée dans la reconversion et l’assemblage des containers. La grande originalité de cette unité est qu’elle permet non seulement de cloisonner la poudre métallique dans un environnement sécurisé – elle a fait l’objet d’une déclaration ICPE (installation classée pour la protection de l’environnement) auprès de la Préfecture –, mais de placer cet environnement à l’extérieur de l’atelier : l’industriel a simplement besoin de couler une dalle de béton pour poser le ou les containers – l’unité composée de six containers à Nanterre est modulaire, on peut y agencer autant de containers que nécessaire –, et d’y faire arriver l’électricité et l’eau. Mieux : l’unité est transportable par bateau, route ou train comme n’importe quel autre container, ce qui offre des applications très intéressantes pour nos partenaires industriels, militaires, pétroliers ou opérateurs du rail par exemple, qui souvent travaillent sur des systèmes complexes avec plusieurs centres d’activités.

Christophe Bourgognon, Responsable Recherche et Innovation à CESI Ce concept d’usine, pour lequel CESI a déposé un brevet, peut en fait être transféré à tout autre type d’industrie : pharmaceutique, agroalimentaire, etc., qui aurait besoin d’un environnement confiné, restreint en taille ou transportable.

Comment et par qui la plateforme installée au campus CESI de Nanterre a-t-elle vocation à être utilisée ?

D.F. – Le projet a d’abord une vocation pédagogique, à la fois pour les salariés d’entreprises en formation continue et pour les étudiants ingénieurs du Cefipa (Centre de formation d’ingénieurs par l’alternance) et de CESI. Pour les premiers, il s’intégrera dans notre panel de formations permettant aux entreprises de monter en compétences, de revoir leurs méthodes de créativité, afin que cette technologie de rupture soit utilisée le plus possible, et exploitée dans son plein potentiel, dans l’industrie. Pour les seconds, il servira le parcours de 210 heures de formation que nous avons créé, dédié à l’apprentissage de la fabrication de pièces par impression 3D métallique.

L’usine mobile a également vocation à être mise à disposition, à toute entreprise qui s’intéresse à l’impression 3D métallique : soit pour évaluer la technologie, soit pour réaliser des prototypes, voire produire en série des pièces de taille modeste sans avoir à l’acquérir, le temps de valider ses modèles industriel et économique.

Votre projet est-il une brique essentielle pour faire de l’impression 3D métallique un moteur de croissance de l’industrie française ?

J-D.B. – Ce qui est sûr, c’est que quand l’unité a été terminée il y a six mois, notre partenaire AddUp a souhaité la commercialiser dans le monde entier. Il l’a donc présentée en novembre, sous l’intitulé « Anywhere Additive Factory », au plus grand salon du monde de fabrication additive, FormNext, qui se tient à Francfort chaque année : l’usine y a suscité un certain intérêt.

D.F. – Ce n’est pas la vocation d’une école d’ingénieurs de produire et de commercialiser, mais nous sommes prêts à accompagner AddUp et Capsa dans la phase d’industrialisation, en leur apportant des solutions pour faire évoluer le procédé et en augmenter la performance.

Diriez-vous que le container est le futur de l’industrie ?

D.F. – Notre approche systémique du génie des procédés industriels nous amène forcément à poursuivre la réflexion autour de cet environnement contraint et très rigide, qui réunit toutes les conditions des Zones à Atmosphère Contrôlée (ZAC). Il ne faut pas oublier que la balance commerciale entre l’Asie et l’Europe est déficitaire, qu’un grand nombre de containers fabriqués en Asie arrivent en Europe et qu’ils ne repartiront jamais dans l’autre sens : nous avons là une matière première en grande quantité, cela fait sens de la réutiliser. Dans l’industrie, dans le logement, l’événementiel… Nous y croyons d’autant plus à CESI que nous nous sommes positionnés autour de l’usine du futur et de la ville intelligente et durable.

Comment décririez-vous l’esprit français du projet, s’il en est un ?

J.-D. P. – Moi qui ai travaillé pendant 10 ans au CEA avant de rejoindre CESI, précisément parce que je trouvais le projet génial, j’ai été impressionné de voir que les compétences étaient toutes présentes en France : que ce soit pour la transformation de containers à Lyon avec Capsa, pour la fabrication de machines avec AddUp – avant son émergence, dans l’impression 3D métallique, on était complètement dépendant des machines étrangères –, pour le projet génie des procédés conçu par CESI, ou pour le financement qui venait du Cefipa et de la Région Ile-de-France. Il faut saluer aussi l’efficacité remarquable des équipes.

D.F. – C’est vrai qu’il y a eu beaucoup d’agilité dans ce projet, un vrai esprit startup, avec une très forte mobilisation des ingénieurs et des techniciens tant sur la partie étude que sur la partie réalisation, qui s’est faite en seulement 4 mois. L’envie était forte chez chacun d’ouvrir une nouvelle voie.

J.-D. P. – C’est là sans doute un nouvel esprit qui souffle chez les Français.

[1] Agents CMR : agents chimiques ayant, à moyen ou long terme, des effets cancérogènes, mutagènes ou toxiques pour la reproduction.

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