Comment l’impression 3D impacte elle le secteur de la Défense ?

Les forces armées et les organisations de défense du monde entier augmentent leur adoption de l’impression 3D.

L’impression 3D est sur le radar du secteur de la défense depuis plus de dix ans. Cependant, ce n’est que ces dernières années que les technologies additives ont mûri au point de permettre des applications de production réellement viables pour les militaires qui l’ont déjà adopté, et leurs potentiels ne fait que commencer à être exploité.

Les technologies de fabrication additive sont bien positionnées pour améliorer plusieurs aspects des processus de production de défense. Selon la Stratégie de Fabrication Additive du Département de la Défense des États-Unis publiée en 2021, l’impression 3D présente de nombreux avantages pour le secteur de la défense, notamment la “modernisation des systèmes de défense nationale” grâce à une conception AM optimisée, la production de solutions et dispositifs innovants en première ligne et “l’augmentation de la disponibilité des matériaux” grâce au développement accéléré et à la production à la demande de pièces de rechange.

Dans cet article, nous explorerons comment ces avantages sont réalisés par les armées et les groupes de défense à travers le monde, ainsi que comment les solutions d’impression 3D d’UltiMaker sont parfaitement adaptées pour répondre aux normes strictes et à l’agilité requises dans les applications militaires.

Applications de l’impression 3D dans le secteur de la Défense

Les applications dans les secteurs de la Défense ont évolué régulièrement au fil des années, passant du prototypage rapide à diverses applications de production qui apportent de la valeur ajouté en termes d’efficacité, de logistique et de sécurité.

Pièces de rechange

L’une des applications les plus révolutionnaires de l’impression 3D dans le secteur de la Défense est la production sur site de pièces de rechange. Étant donné que les technologies d’impression 3D peuvent être déployées dans des endroits éloignés ou même en première ligne, elles facilitent la production de pièces de rechange à la demande. Cela présente d’énormes avantages en termes de logistique et de chaînes d’approvisionnement militaires. Par exemple, les troupes déployées dans des endroits éloignés sont plus autonomes lorsqu’elles peuvent imprimer les pièces dont elles ont besoin en déplacement. Cette capacité élimine également la nécessité de transporter des inventaires étendus de pièces de rechange ; au lieu de cela, les troupes doivent simplement apporter une imprimante 3D et des matériaux pour imprimer les pièces dont elles ont besoin, quand elles en ont besoin.

Sur les bases militaires, les technologies d’impression 3D sont également précieuses pour la production de pièces de rechange. Par exemple, si un véhicule ou un avion ancien revient avec un composant cassé ou défectueux, les ingénieurs peuvent rétroconcevoir la pièce et l’imprimer sur place comme solution temporaire en attendant que la pièce réelle soit obtenue via une chaîne d’approvisionnement complexe. Dans certains cas, les pièces imprimées en 3D peuvent également être utilisées comme remplacements permanents, ce qui simplifie encore plus les chaînes d’approvisionnement. Cela est rendu possible grâce aux avancées dans les matériaux d’impression 3D de qualité industrielle, tels que les polymères renforcés de fibre de verre et de carbone et les filaments métalliques. L’Armée française a déployé plus de 50 imprimantes 3D UltiMaker en 2020 pour surmonter les défis de la chaîne d’approvisionnement posés par la pandémie de COVID-19.

Un exemple d’utilisation de l’impression 3D pour la production de pièces de rechange vient de France, où l’Armée Française a lancé l’une des plus grandes fermes d’impression 3D militaires en Europe afin de faciliter les défis de la chaîne d’approvisionnement causés par la COVID-19. Au total, plus de 50 imprimantes 3D UltiMaker ont été installées aux Ecoles Militaires de Bourges en avril 2020 pour produire des pièces de rechange destinées à la réparation des systèmes et des véhicules pour les opérations extérieures. Aujourd’hui, l’Armée Française exploite une flotte d’environ 200 imprimantes 3D UltiMaker.

Les unités navales peuvent également bénéficier de la capacité d’imprimer des pièces de rechange à bord des navires. Par exemple, un client d’UltiMaker a imprimé en 3D un filtre à eau froide de remplacement utilisé sur les navires pour filtrer l’eau de mer. Comme le filtre d’origine s’est cassé pendant que le navire était en mission, il n’était pas possible de trouver facilement un remplacement en utilisant des méthodes conventionnelles. Cependant, grâce à l’impression 3D, l’équipage a pu produire un remplacement fonctionnel en une seule journée pour seulement 30 € (98 % de moins que la pièce d’origine) en utilisant l’UltiMaker PLA et TPU. La pièce de rechange a également duré plus longtemps que le composant d’origine.

Améliorations des outils et équipements

L’impression 3D s’est également révélée être une technologie de fabrication précieuse pour les utilisateurs militaires en ce qui concerne les opérations de maintenance. Comme nous l’avons vu ci-dessus, les pièces de rechange jouent un rôle important pour maintenir l’efficacité des opérations de maintenance et de réparation, mais l’impression 3D peut également être utilisée de différentes manières pour rationaliser les flux de travail et faciliter la maintenance des équipements, comme dans la production rapide d’outils personnalisés et d’aides à l’assemblage.

La Royal Netherlands Air Force s’est tournée vers l’impression 3D d’UltiMaker pour produire une série d’outils personnalisés pour la maintenance des avions de chasse, des hélicoptères et des avions cargo. Les opérations de maintenance pour maintenir les aéronefs militaires en parfait état peuvent être complexes, car les aéronefs ont souvent des pièces uniques ou rares. Avec l’impression 3D sur site, les équipes de maintenance militaires néerlandaises ont la capacité de concevoir et d’itérer des outils personnalisés, tels que des capuchons spéciaux pour couvrir les ouvertures des moteurs à réaction pendant le transport, ou des outils de réglage pour les pièces d’hélicoptère qui simplifient considérablement la configuration. Dans de nombreux cas, les outils personnalisés peuvent être imprimés en 3D en quelques heures, ce qui accélère les temps de maintenance et réduit les coûts associés à la sous-traitance des outils.

Dans un autre cas d’utilisation de maintenance, une clé de turbine rotinor sur mesure utilisée pour entretenir un système de transport sous-marin a été imprimée en 3D en utilisant une combinaison de PA CF10 et de filament iglidur I150-PF d’Igus. Alors que l’outil original, fabriqué en acier, coûtait 1100 € à produire et nécessitait un délai de 12 semaines, l’impression 3D a réduit le coût et le délai à seulement 24 € et 13 heures, respectivement. En plus des avantages en termes de temps et de coût, l’impression 3D a également permis de personnaliser facilement l’outil, de le fabriquer sur place et de minimiser les risques de dommages au système grâce à l’intégration du filament tribo iglidur I150-PF.

En plus des outils de maintenance, l’impression 3D peut être utilisée en première ligne pour produire rapidement des composants qui améliorent les capacités de l’équipement. Par exemple, les troupes peuvent prendre l’initiative d’imprimer en 3D des supports personnalisés pour monter des systèmes de communication GPS ou radio dans des véhicules comme des motos ou des quads. L’impression 3D permet d’adapter les supports pour différents types d’équipements de communication et d’intégrer des fonctionnalités comme des emplacements pour microphones (comme c’était le cas avec le support imprimé en 3D illustré ci-dessous). Cette capacité permet non seulement de réduire les coûts et les délais de production (dans ce cas, la pièce imprimée en 3D était 80 % moins chère que le composant en acier conventionnel et n’a pris qu’une journée à fabriquer), mais elle donne également plus de pouvoir aux équipes de défense, car elles peuvent itérer des produits utiles selon les besoins en utilisant des matériaux adaptés aux applications les plus exigeantes.

Dispositifs Médicaux

Le secteur médical a été un adopteur clé de l’impression 3D et a particulièrement bénéficié de la capacité de cette technologie à créer des modèles et des dispositifs spécifiques aux patients à la demande. Ces mêmes avantages se traduisent également dans le secteur de la Défense, où un traitement médical efficace est impératif. Avoir une imprimante 3D sur une base ou sur le terrain permet aux équipes médicales de concevoir et d’itérer rapidement des dispositifs potentiellement salvateurs, tels que des outils de planification chirurgicale spécifiques aux patients ou des prothèses personnalisées, même dans des régions éloignées.

Tirer parti de l’impression 3D dans la production de modèles et dispositifs médicaux n’est pas seulement important pour traiter le personnel militaire, cela peut également être déployé dans les zones sinistrées pour garantir que les patients reçoivent les soins dont ils ont besoin et soient équipés de dispositifs prothétiques ou orthétiques sur mesure, même lorsque l’infrastructure et les chaînes d’approvisionnement traditionnelles ont échoué.

Avancées et innovations technologiques

En plus des applications mentionnées ci-dessus, de nombreuses initiatives de recherche et développement de pointe visent à faire progresser la fabrication additive dans le secteur de la défense. Voici quelques exemples des voies que les militaires et les chercheurs en défense explorent pour l’utilisation et l’optimisation des technologies additives :

● Équipement de protection et armure haute performance utilisant des matériaux avancés imprimés en 3D, des métamatériaux et un design bio-inspiré.

● Abris, baraquements et bunkers imprimés en 3D à l’aide de systèmes de construction 3D grand format capables de construire sur place en utilisant des matériaux locaux.[5]

● Logiciel piloté par l’IA pour améliorer et automatiser davantage la conception des pièces ainsi qu’augmenter l’efficacité et la cohérence des processus de production.[6]

Solutions UltiMaker pour la Défense

Trouver la bonne solution d’impression 3D pour les applications de défense peut être un défi, car les organisations militaires ont de nombreuses considérations et exigences liées à la déployabilité, la sécurité et la qualité. Les systèmes de bureau industriels d’UltiMaker, qui sont désormais utilisés pour plusieurs applications de défense à travers le monde, sont une solution viable pour les utilisateurs de la défense cherchant à exploiter les avantages de l’impression 3D. Par exemple, les systèmes d’impression 3D d’UltiMaker—including the S series, Method series, and Factor series—offrent :

● Une chambre d’impression fermée et entièrement protégée, ce qui permet de les utiliser dans des environnements difficiles. (Le Factor 4 dispose d’une chambre de construction triple-isolée.)

● Capacités de double extrusion pour des constructions multi-matériaux, des supports faciles à enlever, ou des vitesses d’impression plus rapides.

● Une empreinte compacte, qui facilite le déploiement des imprimantes 3D dans des lieux éloignés sur le terrain ou à bord des navires.

● L’option d’un boîtier de matériaux qui protège les filaments et garantit que les matériaux sont stockés à la bonne température et au bon niveau d’humidité (dans le cas du Factor 4, le système dispose d’un système de gestion des matériaux automatisé intégré).

● Un haut niveau de sécurité et de protection de la propriété intellectuelle, puisque les machines UltiMaker et le logiciel Cura peuvent être utilisés sans connexion au cloud ; tous les designs et impressions 3D peuvent être sauvegardés dans la bulle de données sécurisée de l’organisation.

● Large choix de matériaux, y compris des filaments haute résistance et haute performance, tels que le polyphénylène sulfure renforcé de fibres de carbone (PPS CF), le PET CF, le polycarbonate (PC), le TPU flexible, et même des filaments métalliques comme l’Ultrafuse 17-4 PH. L’UltiMaker Factor 4 est également compatible avec plus de 200 matériaux tiers.

En plus de ces avantages techniques, UltiMaker est également un partenaire fiable pour les entreprises et organisations de défense, et s’engage à établir des relations durables avec ses clients et à veiller à ce que tous les besoins soient satisfaits. La société propose même des services de conseil qui peuvent aider les utilisateurs finaux du secteur de la défense à tirer le meilleur parti de l’impression 3D et à découvrir de nouvelles façons innovantes d’exploiter la technologie.

Faire avancer les objectifs de défense

En fin de compte, les technologies d’impression 3D permettent aux organisations militaires d’atteindre une plus grande efficacité et d’accélérer l’innovation, que ce soit sur les bases ou sur le terrain. Comme dans d’autres industries telles que l’aérospatiale et l’automobile, cette technologie s’est révélée être particulièrement capable de fabriquer des pièces de rechange critiques et des améliorations d’équipement sur place. Dans un contexte militaire, cela est particulièrement précieux car la capacité de produire des composants en déplacement améliore la préparation opérationnelle et garantit que l’équipement critique reste opérationnel.

Comme nous l’avons vu, cette capacité révolutionne également la logistique militaire et les chaînes d’approvisionnement. Les troupes déployées sur le terrain ou les équipages de la Marine peuvent bénéficier grandement de la possibilité de fabriquer des pièces au moment où elles sont nécessaires, plutôt que de transporter un large inventaire de pièces de rechange ou de perdre un temps précieux à rechercher des pièces à travers des chaînes d’approvisionnement complexes. Cette polyvalence signifie que les équipes de défense n’ont qu’à transporter une imprimante 3D et des matières premières pour créer une grande variété de pièces à la demande. En somme, les capacités de la fabrication additive s’alignent presque parfaitement avec les objectifs des applications militaires, avec un accent notable sur la personnalisation, l’adaptabilité et l’innovation.