Fabrication additive: la conception en toute liberté

Que l’on parle de fabrication additive ou d’impression 3D, le concept est le même: il désigne un ensemble de procédés qui construisent une pièce couche par couche, par ajout de matière, plutôt que par retrait comme dans le cas d’un 'usinage traditionnel. Cette approche transforme en profondeur les schémas de production industrielle.

Les fondements de cette technologie remontent au début des années 80 avec les travaux du Dr Hideo Kodama au Japon qui pose les bases d’une fabrication couche par couche, puis l’invention par l’Américain Chuck Hull, de la stéréolithographie (SLA), la première technologie capable de transformer des fichiers numériques en objets solides à l'aide d'une résine sensible aux UV. 

Les bénéfices concrets de l'impression 3D pour l'industrie

Les progrès technologiques aidant, de multiples réalisations sont venues s’ajouter les unes aux autres: 

• les premiers composants métalliques fabriqués directement à partir de fichiers numériques, sans moules (1994 en Allemagne),
• le premier rein artificiel (2002 aux États-Unis ),
• le premier avion fonctionnel (2011 en Angleterre),
• la première maison 3D habitable (2018 en France)
• … 

Pour l'industrie, les bénéfices de cette technologie très largement démocratisée sont concrets. La 3D additive ouvre la voie à de nouvelles géométries, à des matériaux et des structures plus légers et à une fonctionnalisation plus avancée. « La fabrication additive permet de produire des pièces optimisées a la demande, en limitant les temps de développement et les problèmes de supply chain», résume Maxime Delmée, fondateur et CEO de AM4AM (Advanced Materials for Additive Manufacturing), société spécialisée dans le développement de poudres métalliques de pointe pour la fabrication additive.

Parmi les technologies métalliques, le procédé arc-fil (WAAM, Wire Arc Additive Manufacturing) fait figure de référence pour un grand nombre de cas d’usage de pièces de grandes dimensions. Il utilise un plasma sous forme d’arc électrique pour faire fondre un fil métallique et ainsi déposer la matière métallique. C’est le procédé sur lequel se base la plateforme collaborative et multiprocédés Prisma de la Direction pour la Recherche Technologique du Commissariat à l’énergie atomique (CEA), à laquelle la délégation d’industriels luxembourgeois a rendu visite lors du DIH Crossborder Tour fin avril 2026. 

Prisma: plateforme de fabrication additive (FA) par dépôt d’énergie de la Direction pour la Recherche Technologique (DRT) du CEA

Lancée en 2024, Prisma est une plateforme de fabrication additive métallique par dépôt d'énergie, positionnée au croisement des besoins industriels et des évolutions technologiques. Elle s'inscrit dans un parc d'une dizaine de plateformes du CEA dédiées aux procédés et matériaux de la fabrication additive.

Sa singularité tient à sa chaîne numérique de bout en bout, intégrant notamment le jumeau numérique de la plateforme. Prisma combine deux robots: le premier exploite le procédé arc-fil (WAAM) pour fabriquer des pièces métalliques de grandes dimensions, le second usine et assure les finitions des pièces ou bien embarque des capteurs de monitoring du procédé ou de contrôle de qualité. 

«Les pièces métalliques fabriquées en FA peuvent aller de la couronne dentaire aux pales d’hélice de bateau, en passant par des inserts de moules ou des composants de véhicules blindés», explique Dr. Anaïs Baumard, Responsable opérationnel de la plateforme FA Prisma du CEA. «Pour ce qui est des exemples d’applications obtenues par procédé WAAM, on peut citer Airbus qui a déposé des renforts sur des pièces en titane et Ariane Group qui réfléchit à fabriquer des renforts de tuyères de fuseau avec ce procédé. 

La fabrication additive permet la création de pièces uniques, qui peuvent en plus avoir bénéficié d’une optimisation topologique, c’est-à-dire d’une méthode de calcul permettant de prédire la forme qu’aurait eu la pièce dans la nature en fonction des contraintes auxquelles elle est soumise. «Elle permet également la plupart du temps une réduction de pertes matières et un allègement des pièces finales».

Contrôle qualité en temps réel

Outre une production «à la carte» permettant des options multiples (fabrication, usinage, monitoring et/ou contrôle), soutenu par une installation disposant de seize degrés de liberté, la plateforme développe un autre atout majeur: le contrôle qualité en temps réel des pièces. «En associant simulation numérique et instrumentation en ligne, la plateforme vise à détecter les défauts dès leur apparition. L’idée est d’aider à la prise de décision en cours de fabrication lors de la détection d’un défaut: poursuivre la fabrication, l'interrompre ou bien la continuer en ayant identifié le défaut (position, nature, taille) pour un traitement différé».

De multiples données sont générées en permanence sur la plateforme (expérimentales et numériques), récupérées pour la plupart en temps réel. En fonction du besoin de fabrication, différents capteurs peuvent être utilisés. La composition de l’alliage utilisé pour la fabrication additive peut notamment être mesurée grâce au principe de fluorescence par rayon X, permettant d’évaluer l’évaporation de certains composants lors de la fabrication. 

Le CEA conçoit Prisma comme un espace de travail collaboratif ouvert aux partenaires industriels intéressés tel que ceux du transport terrestre, de l'aéronautique, de l'énergie ou encore du secteur naval et de la défense. Les équipes proposent un accompagnement au déploiement du procédé dans leur chaine de production ainsi que des tests de rechargement de pièces, c’est-à-dire d'ajout de matière pour réparer des composants déjà existants. 

«Cette visite a renforcé ma vision que l'évolution de l'industrie va passer par les outils numériques tels que les digital twins afin de limiter les phases empiriques de développement et accélérer les implémentations de nouvelles solutions», note Maxime Delmée.

Le soutien du Luxembourg Digital Innovation Hub 

À l'initiative du Luxembourg Digital Innovation Hub (L-DIH), une délégation d'une quinzaine d'industriels luxembourgeois a participé à l'édition 2026 du L-DIH Crossborder Tour, une immersion structurée au cœur de l'innovation européenne. Du CEA-List à Saclay jusqu’au salon international Global Industrie, le plus grand événement du secteur en France, les participants ont pu directement être confrontés aux meilleures pratiques européennes et disposer de clés pour affiner leur stratégie digitale. 

Ils ont pu bénéficier d’une meilleure compréhension des dispositifs européens de soutien à l’innovation pour découvrir comment tester, évaluer et intégrer des solutions technologiques adaptées à leurs besoins. «Suite à cette visite, nous avons eu une réflexion sur la possibilité de convertir nos matériaux poudres en fil pour les imprimantes de types WAAM utilisées par le CEA. Il n’y a pas encore d'action concrète autour de cette thématique, mais si nous décidons de nous lancer, nous saurons directement à qui nous adresser», explique M. Delmée.

Ce témoignage illustre par l’exemple le bien-fondé de la mission du L-DIH auprès des entreprises. «Conscients que les PME, prises par une activité dense, manquent de temps, le L-DIH profite d'événements comme ce Crossborder Tour pour faire connaître les innovations pertinentes pour elles», explique Mickael Desloges, Senior Advisor – Assessments & Roadmaps chez Luxinnovation. 

Il est alors possible, dans une étape suivante, de guider les entreprises vers les mécanismes d'aides nationaux et européens adaptés.

Passez à l'action avec le L-DIH

Le Luxembourg Digital Innovation Hub (L-DIH) accompagne les entreprises industrielles dans leur transformation numérique :

• évaluation de votre maturité digitale ;
• identification des aides nationales et européennes ;
• mise en relation avec des experts et plateformes technologiques.

Contactez le L-DIH pour discuter de votre feuille de route numérique via le formulaire de contact.