La maîtrise de la fabrication additive, son développement et sa mise en valeur au profit des activités et en lien avec les besoins des partenaires du CEA impliquent de déployer au sein de l’organisme une approche holistique et multidisciplinaire sur l’ensemble de la chaîne de valeur : maîtrise de la conception des composants, maîtrise des matières premières et maîtrise des procédés, contrôle des pièces finales, maîtrise de l’ensemble de la chaîne numérique, depuis l’idée jusqu’à la constitution de bases de données pour capitaliser puis utiliser la connaissance. Pour mettre en avant son positionnement unique, le CEA s’est engagé depuis deux ans dans une démarche programmatique favorisant la coordination transversale des activités, le partage des objectifs et enjeux au profit d’une vision stratégique globale. Cette montée en compétences se fait au travers de cinq grandes thématiques de recherche très structurantes pour l’organisme.

Le CEA s’est notamment doté d’une capacité technologique de souveraineté pour la synthèse et la fonctionnalisation de poudres de métaux et d’alliages métalliques. Cela lui permet également d’innover en créant de nouveaux matériaux tels que les nano-composites ou les alliages à haute entropie. Les programmes du CEA conduisent également à développer des solutions mettant en œuvre des polymères, parfois biosourcés mais également des céramiques pour des applications en milieux extrêmes. Enfin, la maîtrise des matières premières constitue le premier pas vers l’impression 4D, avec des matériaux qui évoluent sous l’action d’un stimulus.

Le choix du « bon » procédé pour une application donnée implique une connaissance approfondie des technologies, une veille active et réactive dans un domaine où les innovations sont permanentes, soit dans le sens de la miniaturisation, de la complexité et de la résolution, soit, a contrario, vers la réalisation de composants de grandes dimensions. La maîtrise de ces procédés industriels implique le développement d’outils adaptés de monitoring, si possible en temps réel, avec également une possibilité immédiate de rétroaction sur le procédé. Les traitements de parachèvement sont souvent stratégiques pour conférer aux matériaux et composants leurs propriétés finales d’usage. On parle parfois de procédés « hybrides ».

Les défis techniques que relève le CEA sont des moteurs pour le développement de nouvelles méthodes de conception, que ce soit dans le domaine du vivant, du nucléaire, des nouvelles énergies bas carbone, du spatial ou de la défense, qui nécessitent la conception de composants spécifiques à haute valeur ajoutée.

La capacité à imprimer des capteurs directement sur les composants 3D ou à profiter d’une optimisation topologique adaptée à l’intégration de fonctions intelligentes permet en particulier un meilleur suivi des composants en fonctionnement et au cours de leur cycle de vie, contribuant ainsi, par exemple, aux opérations de maintenance prédictive dans une approche d’éco-innovation.

Le CEA a fait le choix dès le départ de constituer une base de données pour capitaliser les développements réalisés sur la fabrication additive. Cette base de données interne est progressivement mise à la disposition des concepteurs, des outils de simulation numérique ou d’intelligence artificielle qui permettent d’optimiser les procédés complexes.

Qui contribue au sein du CEA à la montée en compétences et au partage des connaissances ?

Une centaine de chercheurs permanents sont d’ores et déjà financés au sein des quatre directions opérationnelles du CEA. », Frédéric Schuster

​Cet article est extrait du dernier numéro de Clefs consacré à « l’impression 3D au cœur des grandes transitions ».

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