L’impression 3D est-elle réellement durable ?

La question de savoir si l’impression 3D (ou fabrication additive) est une alternative plus durable que la fabrication traditionnelle fait l’objet de nombreuses discussions. Nous pourrions écrire des pages et des pages à ce sujet, mais au lieu de cela, jetons un coup d’œil à une synthèse rapide de la façon dont l’impression 3D affecte les personnes et l’environnement.

L’impression 3D est-elle plus durable que la fabrication traditionnelle ?

Il existe quatre indicateurs principaux :

Déchets

Certaines technologies, comme la FDM (Fused Deposition Modelling) / FFF (Fused Filament Fabrication), qui utilisent des filaments, peuvent réduire les déchets plastiques en n’utilisant que le matériau nécessaire à la production de la pièce finale et des structures de support mineures.

D’autres technologies, telles que « projection de liant » ou « lit de poudre », peuvent créer davantage de déchets car l’excès de poudre ne peut pas toujours être réutilisé.

Emissions

Les particules ultrafines produites lors de l’impression FDM (Fused Deposition Modelling) sont dangereuses pour la santé. Il existe sur le marché un certain nombre d’imprimantes 3D prêtes à l’emploi, équipées de systèmes de filtration sophistiqués capables de capturer toutes les particules toxiques. La fabrication additive distribuée peut réduire les émissions dues au transport en imprimant les pièces sur place.

Energie

Les méthodes actuelles d’impression 3D utilisent la même quantité d’énergie que la fabrication traditionnelle, selon l’ouvrage de Richard D’Aveni, The Pan-Industrial Revolution (Boston, 2018).

Les cellules solaires imprimées en 3D pour les panneaux solaires présentent des taux d’efficacité plus élevés et sont plus rentables à produire, ce qui pourrait accélérer la transition vers des sources d’énergie alternatives.

Matériaux

L’industrie de l’impression 3D génère une grande quantité de sous-produits en plastique (impressions ratées, supports structurels, etc). De nombreux plastiques peuvent être recyclés et réutilisés, et certains matériaux d’impression 3D sont biodégradables. Les matériaux et poudres métalliques pour l’impression 3D peuvent également être maintenus en circulation.

Comme pour la plupart des choses, il y a deux côtés à chaque facteur. Si l’on adopte un point de vue limité et que l’on se concentre uniquement sur la pièce finale, il n’est pas nécessaire de recourir à une post-production lourde telle que le fraisage CNC (Commande Numérique par Ordinateur), qui élimine l’excès de matériau. Mais les impressions ratées et les structures de support ou la poudre, selon le processus, sont des sous-produits de l’impression 3D et peuvent être gaspillées.

Le processus de fabrication additive ne consomme pas moins d’énergie que la fabrication traditionnelle – selon certaines études, il est en fait 50 à 100 fois plus élevé. Mais il présente des niveaux d’émission plus faibles, et même si des matériaux recyclables peuvent être utilisés pour l’impression 3D, la technologie elle-même ne garantit pas que ce sera toujours le cas.

Néanmoins, de plus en plus de fabricants adoptent des pratiques durables, et certains espèrent passer à l’étape suivante ou, devrions-nous dire, à la planète ?

Imprimer des fusées en 3D sur Mars … de manière durable, bien sûr !

La production durable est un sujet brûlant pour les industries lourdes telles que l’industrie manufacturière, l’automobile et l’aérospatiale. De nombreuses industries utilisent déjà l’impression 3D et cherchent maintenant à accroître leurs efforts en adoptant des matériaux durables.

Le fabricant aérospatial californien Relativity Space a annoncé en juin qu’il avait conclu un partenariat avec le fournisseur 6K Additive de métaux imprimés en 3D pour produire des composants de fusée à partir de matériaux réutilisables. Relativity utilise l’impression 3D à grande échelle pour fabriquer la première fusée au monde entièrement imprimée en 3D, Teran 1, avec une réduction au centuple du nombre de composants par rapport aux fusées traditionnelles.

Outre l’amélioration des indicateurs de durabilité, la réduction du nombre de pièces dans les chambres de combustion des moteurs, les propulseurs de contrôle de la réaction, les turbopompes, les allumeurs et les systèmes de pressurisation du véhicule améliore également la fiabilité de l’engin spatial. L’ambition non moins secrète de Relativity est d’imprimer un jour en 3D une fusée sur Mars.

La plupart des technologies d’impression 3D réduisent déjà les déchets en utilisant presque 100% du matériau pour la production des pièces. L’impression 3D de métaux, telle que la fusion sur lit de poudre, peut toutefois entraîner jusqu’à 70% de déchets de matériaux. En utilisant des matériaux recyclés, les fabricants peuvent se rapprocher de la fabrication écologique.

6K Additive est un fournisseur de matériaux qui promet une « perte zéro » de matériaux en utilisant la technologie du plasma micro-ondes à des températures allant jusqu’à 6’000°F (environ 3’316°C). L’élément de durabilité de ce processus crée un circuit fermé en suivant les principes de l’économie circulaire en réutilisant les déchets métalliques et les impressions ratées pour produire des poudres de qualité supérieure utilisées pour l’impression 3D de nouvelles pièces. Par rapport aux méthodes conventionnelles de production de poudres, la technologie plasma de 6K Additive réduit la consommation d’énergie de deux tiers et ne crée pas d’eaux usées.

Principaux points à retenir

La question de savoir si l’impression 3D est réellement une option plus durable que la fabrication traditionnelle fait l’objet de nombreux débats. En bref, cela dépend de l’utilisation spécifique, et comme pour toute technologie, le suivi des indicateurs de performance clés est essentiel.

L’impression 3D peut potentiellement aider les fabricants à réduire leur empreinte environnementale, en particulier lorsqu’elle est intégrée dans la stratégie globale de durabilité et qu’elle adhère aux principes de l’économie circulaire.