L’impression 3D : comparaison avec l’usinage et l’injection plastique

Quels sont les avantages de l’impression 3D par rapport à l’usinage et l’injection plastique ? Pour mieux comprendre pourquoi l’impression 3D est aujourd’hui un mode de production industrielle incontournable, voire plus avantageux pour votre entreprise (et pour la planète), nous allons la comparer avec deux autres solutions classiques de fabrication. 

L’usinage : qu’est-ce que c’est ? 

Les premières traces de l’usinage datent de 700 av. J.-C. en Italie. Il s’agissait d’un bol fabriqué par un tour. C’est le MIT qui lança la première vraie machine pour l’usinage en 1940 en utilisant des cartes à encoder. Aujourd’hui, les machines pour l’usinage sont sophistiquées et demandent de vraies compétences techniques pour pouvoir les utiliser. 

Petite définition de l’usinage : ce terme englobe toutes les étapes de production des pièces mécaniques qui composent nos objets. Pour fabriquer un objet, il faut modeler de la matière : du plastique, du métal, du bois, de l’aluminium, de l’acier, etc. de façon à créer une forme voulue. 

Pour fabriquer la pièce, cette méthode utilise une technologie de fabrication soustractive. C’est-à-dire qu’on enlève de la matière d’un bloc solide, à l’aide d’outils de coupe.

Exemples de machines pour l’usinage 

• fraiseuses
• tours
• aléseuses
• mortaiseuses
• rectifieuses
• perceuses
• fileteuses
• centres d’usinage
• coupeuses laser
• coupeuses plasma et les machines EDM

Ces machines fonctionnent selon un ou plusieurs axes de rotation et de serrage. On installe la matière avec précision, puis on choisit les vitesses de coupe en fonction de la technicité de la pièce. 

Pour aller plus loin, on vous invite à lire cet article : USINAGE – 3, 4 ET 5 AXES

Avantages de l’usinage

L’usinage est principalement utilisé pour fabriquer des pièces en grandes séries. Plus on commande de pièces, plus le prix baisse. C’est donc généralement une méthode peu coûteuse pour produire en masse, même si les machines sont souvent chères.

Inconvénients de l’usinage 

Tout d’abord, il est utile de savoir que les machines-outils sont coûteuses et demandent un personnel de maintenance qualifié pour les utiliser à bon escient.

Ensuite, le fait de devoir justement produire plus de pièces que nécessaire afin de réduire les coûts, à un impact sociétal et environnemental lourd.

L’usinage n’accompagne donc pas forcément une volonté de sobriété contrôlée impulsée par les mouvements écologiques actuels et les nouvelles réglementations gouvernementales. Elle nous pousse parfois à trop épuiser nos ressources et à surproduire. Ce qui n’est pas le cas avec les méthodes de fabrication additive comme l’impression 3D (on y reviendra). 

L’injection plastique : qu’est-ce que c’est ? 

L’injection plastique est une méthode de fabrication formative. On forme une pièce à partir d’un moule, souvent en métal. La matière y est injectée (comme avec une seringue) avec une presse. 

Le plastique, sous forme de granulés, est placé dans une trémie. Il descend ensuite dans un fourreau qui régule la température afin de faire fondre la matière jusqu’à ce qu’elle devienne totalement malléable. C’est ce qu’on appelle le processus de plastification. Le plastique épouse le moule, qui crée ensuite, la pièce voulue en se refroidissant. 

Exemples de machines pour l’injection plastique

• les machines motorisées actionnées par servomoteurs
• les machines hydrauliques 
• les machines hybrides actionnées par un servomoteur et un moteur hydraulique

Pour aller plus loin, on vous invite à lire cet article : MOULAGE PAR INJECTION PLASTIQUE

Avantages de l’injection plastique 

Comme l’usinage, l’injection plastique offre l’avantage de la quantité. Le prix devient dégressif lorsque l’on produit un grand nombre de pièces. Ce qui permet une production de masse rapide et à moindre coût. Les pièces produites par injection plastique sont très résistantes et l’on peut facilement les dupliquer à l’infini, si tant est que le moule soit toujours adapté à l’usage visé. 

Enfin, l’injection de matière à l’intérieur du moule permet de garantir un respect exact de la quantité de matière nécessaire pour la fabrication de la pièce. Si le moule est bien conçu, il n’y a pas de perte de matière lors du processus de fabrication.

Inconvénients de l’injection plastique 

Du point de vue de la technicité, il est plus difficile d’obtenir des géométries complexes avec l’injection plastique. En effet, la création d’un moule figé, limite et complexifie de façon importante les possibilités en termes de design.

Il est en outre plus délicat de corriger des erreurs en cours de fabrication. En effet, en cas de problème (de design, de résistance… )il sera nécessaire de recréer totalement un nouveau moule. Procédé pénalisant en termes de temps et de coûts.  

Le coût est également l’une des limites de l’injection. L’investissement initial pour ce genre de production sera beaucoup plus élevé que l’impression 3D. La conception de nouveaux moules représente également un coût élevé à prendre en compte dans le calcul du retour sur investissement.

Enfin, un dernier point important à mentionner. Comme pour l’usinage, l’injection plastique n’accompagne pas le tournant écologique sociétal actuel. Sans compter les transports des pièces depuis l’étranger et les stocks dormants, elle pousse à la surproduction des pièces, n’aidant pas à consommer autrement et mieux. 

Les avantages de l’impression 3D par rapport à l’usinage et l’injection plastique

L’impression 3D est une méthode de fabrication additive. On ajoute de la matière contrairement à l’usinage. On vous invite à lire notre article sur les « 3 étapes clés pour comprendre comment marche l’impression 3D ». 

Pour revenir à ce qui nous intéresse, quels sont donc les avantages de l’impression 3D par rapport à l’usinage et l’injection plastique ? En réalité la fabrication additive telle que les impressions 3D, possède de nombreux bénéfices par rapport aux procédés classiques de fabrication que l’on vient de détailler. 

Gain de temps et d’argent 

L’impression 3D, notamment si elle est utilisée à travers une solution de Cloud Manufacturing, telle que BCM, permet tout d’abord de minimiser les coûts d’investissement. 

Vous n’avez nul besoin d’acheter un parc de machines ni de fabriquer un moule coûteux. Pas besoin non plus, d’acheminer vos matières premières ou vos pièces depuis de lointaines contrées. Tout se passe sur notre plateforme digitale et la fabrication se fait au plus près du lieu d’usage.  

Par ailleurs, il est possible de raccourcir considérablement le délai d’obtention des pièces. Comptez une dizaine de jours contre plusieurs mois pour l’usinage ou l’injection plastique, en fonction d’où se trouvent les usines.

Une technologie de plus en plus sophistiquée et précise

D’un point de vue technique, l’impression 3D permet de concevoir des pièces de façon flexible. Il est aussi très facile de rectifier vos designs en cours de création. Contrairement à l’injection plastique par exemple (dont il faudrait changer le moule) ou l’usinage (dont il faudrait changer les machines). La fabrication additive permet de retravailler et de corriger le modèle 3D jusqu’à l’obtention de la pièce désirée. 

L’un des autres atouts des imprimantes 3D est aussi leur capacité impressionnante à composer des pièces complexes, de géométrie variée en créant si besoin, des cavités précises à l’aide de filaments supports. 

Plus de créativité avec moins de gaspillage de matière avec l’impression 3D

Au-delà de la correction rapide des pièces, la fabrication additive offre la possibilité d’être plus créatif. On peut rapidement visualiser, imaginer, tester des pièces et créer des prototypes afin d’être sûr de son modèle de pièce avant de produire à plus grande échelle. 

En outre, les technologies de fabrication additive permettent d’utiliser la quantité de matière première exacte. Cela permet d’éviter le gaspillage.

Participer à un monde durable : un autre avantage de l’impression 3D par rapport à l’usinage et l’injection plastique

L’impression 3D permet de faire un pas vers une transition manufacturière nécessaire qui réponde aux enjeux sociétaux et environnementaux auxquels doit faire face notre civilisation aujourd’hui.

Le monde de l’industrie s’essouffle dans une course effrénée vers la production de masse alors que les industriels (et les consommateurs) ont de plus en plus à cœur de rendre ce monde plus durable.

En repensant la manière de stocker et de fabriquer uniquement ce dont on a besoin de façon locale, l’impression 3D est une solution plus verte. Ce procédé de fabrication permet d’être plus responsable vis-à-vis de notre planète (et ça urge). 

L’optimisation de votre production grâce à la fabrication additive, s’inscrit dans une optique d’économie circulaire qui permet de limiter l’usage inutile des matières premières, de limiter les déchets et ainsi de réduire notre empreinte écologique.