I&T : Lundi 6 mai, le Cetim a inauguré Printing Bourges destiné aux PME de sous-traitance des secteurs de l’aéronautique et de la défense. Pourquoi ces entreprises occupent une place centrale au sein de cette plateforme ?
Jean-Christophe Augé : Nos deux partenaires fondateurs, MBDA et NKDS, externalisent largement la fabrication de leurs pièces, totalisant actuellement entre 70 et 80 % de celles-ci sous-traitées. Ces acteurs ambitionnaient, dès le milieu des années 2010, de capitaliser sur les avantages de la fabrication additive (FA), à savoir l'allégement, l'ajout de fonctionnalités, la simplification d'assemblage, la réduction des délais d’approvisionnement par rapport aux procédés traditionnels, mais aussi la production de pièces détachées pour gérer la problématique d’obsolescence de pièces qui datent d’une trentaine voire d’une quarantaine d’années.
Cependant, ils se sont heurtés à un obstacle majeur : l'absence d'entreprises sous-traitantes utilisant l'impression 3D. C'est ainsi que les PME sous-traitantes se trouvent au cœur de l'initiative Printing Bourges. L'objectif consistait dès 2018 à guider cette chaîne vers l'intégration de cette technologie, pour une production industrielle notamment des pièces de la défense.
Pour quelles raisons les PME ont-elles longtemps manifesté une réticence à adopter ces outils ?
Nous nous trouvions dans un cercle vicieux. D'un côté, les donneurs d'ordre exigeaient des pièces fabriquées par impression 3D, alors que les sous-traitants n'étaient pas en mesure de les fournir. Ces PME étaient disposées à amorcer la transition mais le marché de la fabrication additive était quasi absent. De plus, les coûts restent prohibitifs : une machine de fabrication additive métallique étant évaluée entre 500 000 et 5 millions d'euros. Actuellement, aucun donneur d'ordre ne serait disposé à acquérir directement une telle machine pour ses sous-traitants. Cela pose donc la question de la rentabilité de ces investissements, surtout dans un secteur où la production de pièces est relativement faible, avec un retour sur investissement sur un horizon temporel plus étendu.
Ainsi, la plateforme a été mise en place pour briser ce cercle vicieux et permettre, de manière judicieuse et à moindre risque, d'accompagner l'industrialisation des pièces additives dans ce secteur spécifique, notamment en supprimant les obstacles financiers.
… et depuis 2023, vous accompagnez la montée en compétence de ces PME.
Dès le lancement, nous nous sommes engagés dans une co-industrialisation des pièces pour la défense par FA métallique, en collaboration avec cinq donneurs d'ordre majeurs : MBDA, KNDS, CEA, Roxel et Hutchinson, ainsi que leurs sous-traitants. Concrètement, projet après projet, en concertation avec ces donneurs d'ordres, nous sélectionnons les sous-traitants que nous accompagnons, et nous travaillons ensemble à l'industrialisation de ces pièces.
Ce processus se déroule en deux phases. Une première phase majeure sur la plateforme, où les équipements d'impression 3D sont mis à disposition. L'objectif est de familiariser les PME avec ces machines en produisant des échantillons. La seconde phase se déroule chez les sous-traitants, dans leurs installations respectives, où nous les accompagnons sur des opérations complémentaires une fois qu'ils ont acquis le matériel, avant de passer à la production série.
Cette co-industrialisation implique-t-elle un travail sur la qualification et la certification des pièces ?
Effectivement, dans une première étape, nous évaluons la faisabilité et les performances mécaniques des pièces afin de garantir leur qualification, notamment en termes de résistance aux contraintes mécaniques auxquelles elles sont soumises, de résistance à la corrosion, thermique et de tenue en fatigue. Ensuite, nous procédons à la certification, qui relève de la responsabilité du donneur d'ordre, dans le but de contribuer à l'industrialisation des pièces. Il convient de préciser que le secteur de la défense bénéficie de critères moins exigeants que l'aéronautique civile et le spatial en matière de certification. L'autorité de certification (la Direction Générale de l'Armement (DGA)) a ainsi intégré des experts à même d’analyse les dossiers techniques et de, valider, pour des pièces produites par la FA, une fiabilité et répétabilité au même niveau que les autres procédés, accélérant ainsi l'intégration de ces pièces dans le domaine de la défense.
Cette fiabilité et répétabilité valent-elles pour tous les procédés présents sur Printing Bourges ?
Sur notre site, les PME peuvent utiliser trois technologies : la fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), l’arc-fil (WAAM) et le dépôt de matière sous énergie concentrée (DED) poudre. La technologie la plus mature est la L-PBF, ayant prouvé sa capacité à produire des pièces précises avec un haut niveau de répétabilité, c’est-à-dire à produire des pièces ayant les mêmes caractéristiques en sortie de la machine avec une programmation donnée. Nous avons d'ores et déjà entrepris des travaux d'industrialisation sur deux pièces confidentielles qui sont en cours de transfert chez deux PME.
Nous explorons les deux autres technologies, WAAM et DED poudre, afin de pouvoir produire des pièces de très grandes dimensions. Le DED poudre est adapté aux grosses pièces, bien que moins précis, tandis que le WAAM offre une plus grande liberté en termes de géométries, souvent utilisé via des applications robotisées permettant du sur-mesure. Notre machine WAAM est capable de produire des pièces jusqu'à huit mètres de long, mais ces pièces nécessitent des opérations d'usinage complémentaires pour pallier le manque de précision et obtenir les caractéristiques finales des pièces. Bien que ces deux technologies commencent à gagner en maturité, nous disposons de moins de retours d'expérience pour produire à terme des pièces de très haute criticité.
Quels sont les objectifs à long terme de cette initiative ?
La plateforme a été conçue avec une vision opérationnelle sur cinq ans. Depuis son lancement en début d'année 2023, nous accompagnons 33 PME régionales et nationales œuvrant déjà dans les secteurs de la défense et de l'aéronautique. Il est important de souligner que Printing Bourges ne vise pas à produire des pièces sur son site, mais bien à accompagner plus d'une soixante-dizaine de PME d'ici 2027 afin qu'elles puissent maîtriser la technologie et produire sur leurs propres sites.
Pour renforcer leurs compétences, nous ambitionnons d'élargir notre parc de machines. D'ici 2025, nous prévoyons d'avoir une dizaine d'imprimantes opérationnelles, principalement en fusion laser sur lit de poudre. Actuellement, cette technologie est limitée aux petites dimensions, avec des pièces de 280 mm3 maximum, mais nous avons investi dans une nouvelle machine permettant de produire des pièces jusqu'à 600 mm3, soit un volume multiplié par huit. De plus, nous envisageons d'investir dans une technologie encore moins mature, le Meld, utilisant le soudage par friction-malaxage, offrant des caractéristiques mécaniques plus proches de l'état initial de la matière.
Ces développements devraient contribuer à atteindre notre objectif ultime d'industrialisation de la filière, en optimisant la fabrication additive métallique en termes de performances mécaniques, de coûts et de prix en fonction de la complexité des opérations. À l'horizon 2027, nous visons un volume de 50 à 100 pièces industrialisées par an.
