Quand l’impression 3D s’invite sur les champs de bataille

À la suite de la guerre en Ukraine, la Direc­tion géné­rale de l’Armement annon­çait la créa­tion d’un groupe de tra­vail dédié à la « fabri­ca­tion addi­tive », comme le révé­lait la presse. La fabri­ca­tion addi­tive est une tech­nique de fabri­ca­tion qui repose sur un logi­ciel de créa­tion et une impri­mante 3D. Que ce soit dans les indus­tries ou sur le front, le pro­cé­dé séduit la défense.

Éric Char­ka­luk. Ce pro­cé­dé est uti­li­sé par l’ensemble des armées (navales, ter­restres, aériennes). La fabri­ca­tion addi­tive a émer­gé dans le domaine de la défense depuis une quin­zaine d’années, ini­tia­le­ment de manière explo­ra­toire. Aujourd’hui, elle est prio­ri­taire pour l’Agence de l’innovation de défense, et la plu­part des groupes indus­triels l’utilisent pour la fabri­ca­tion de pièces pour les engins ter­restres, des élé­ments de moteurs d’avion ou encore de mis­siles. Beau­coup de pays euro­péens sont concer­nés, tout comme les États-Unis.

Deux usages prin­ci­paux sont concer­nés : la fabri­ca­tion de pièces ou la répa­ra­tion. La fabri­ca­tion addi­tive est uti­li­sée depuis les lignes de pro­duc­tion indus­trielles jusqu’au front. Dans les zones de conflit, elle peut être très utile pour répa­rer rapi­de­ment sur le champ de bataille ou réa­li­ser la main­te­nance dans les bases arrière.

Fabien Szmyt­ka. Il existe plu­sieurs pro­cé­dés et maté­riaux dans la fabri­ca­tion addi­tive, ce qui offre une large gamme d’usages et de pos­si­bi­li­tés. Mais en pra­tique, de nom­breuses répa­ra­tions sont effec­tuées avec des impri­mantes 3D du mar­ché telles que celles que nous connais­sons tous ! De nom­breuses pièces en poly­mère sont fabri­quées ain­si. Il suf­fit de dis­po­ser d’un endroit où poser la machine et d’une source élec­trique. La matière pre­mière – de la résine liquide ou du fil – est assez facile à déplacer.

La fabri­ca­tion addi­tive métal­lique pour­rait éga­le­ment être uti­li­sée, le pro­cé­dé se rap­proche alors de la sou­dure. Un pre­mier démons­tra­teur au sein d’un conte­neur a été tes­té par l’Agence euro­péenne de défense. Mais ce pro­cé­dé n’est pas encore suf­fi­sam­ment fiable dans sa ver­sion mobile et n’est pour le moment pas uti­li­sé sur les champs de bataille.

FS. Pour la répa­ra­tion sur le front, la fabri­ca­tion addi­tive per­met de dépo­ser de la matière sur des zones endom­ma­gées ou des pièces exis­tantes, ce qui est par­fois impos­sible avec d’autres pro­cé­dés ou alors avec des varia­tions assez fortes dans la finition.

À cela s’ajoute la rela­tive sim­pli­ci­té du pro­cé­dé. Pre­nons l’exemple d’un engin ter­restre, un cas d’usage récur­rent est l’endommagement d’éléments fonc­tion­nels comme les poi­gnées de portes, qui sont notam­ment sen­sibles aux impacts. Or il n’est pas pos­sible d’embarquer un nombre infi­ni de pièces de rechange sur le champ de bataille. L’impression 3D per­met de réim­pri­mer en quelques heures la poi­gnée ou n’importe quel élé­ment en embar­quant uni­que­ment de la matière et une machine. Il est même pos­sible d’adapter la géo­mé­trie de la pièce de rechange pour la rendre plus résis­tante dans le cadre d’opérations en cours ou pour la fonc­tion­na­li­ser. Le gain de temps et de logis­tique est très important.

EC. Les engins mili­taires évo­luent par­fois dans des envi­ron­ne­ments extrêmes : cha­leur, sable, humi­di­té, etc. Les pièces de moteur par exemple s’usent très vite, et amé­lio­rer la main­te­nance est un véri­table enjeu sur les théâtres d’opérations.

EC. Oui, cela per­met éga­le­ment de fonc­tion­na­li­ser les équi­pe­ments, un usage très employé par les forces spé­ciales. Face à des condi­tions spé­ci­fiques sur un théâtre d’opération, des déve­lop­pe­ments très rapides peuvent être réa­li­sés : par exemple, des pièces sont impri­mées pour per­mettre de fixer de nou­veaux sys­tèmes d’arme, d’observation ou de mesure sur un engin terrestre.

EC. Les pièces impri­mées peuvent avoir des pro­prié­tés un peu dif­fé­rentes de celles des pièces ini­tiales, mais ce n’est pas for­cé­ment un pro­blème, en par­ti­cu­lier dans deux situa­tions : celle de pièces fai­ble­ment sol­li­ci­tées, et celle qui per­met un main­tien en condi­tion opé­ra­tion­nelle jusqu’à une pro­chaine opé­ra­tion de main­te­nance. Même si le cahier des charges ini­tial n’est pas for­cé­ment res­pec­té, cela ne fait cou­rir aucun risque aux uti­li­sa­teurs. Il faut noter par ailleurs que grâce aux pro­grammes de recherche menés depuis des années dans les labo­ra­toires, les pièces impri­mées ont désor­mais des pro­prié­tés très proches des pièces fabri­quées par des pro­cé­dés plus clas­siques. Ain­si, la répa­ra­tion est encore un domaine de recherche actif.

EC. Il y a un vrai enjeu de for­ma­tion du per­son­nel. Actuel­le­ment, de nom­breuses actions sont enga­gées par les armées pour for­mer le per­son­nel des ser­vices de main­te­nance à l’usage de ces machines. La fabri­ca­tion addi­tive repose sur une logique dif­fé­rente de concep­tion des pièces, à laquelle les nou­velles géné­ra­tions d’ingénieur(e)s sont formées.

FS. L’autre défi est celui de l’accessibilité et la géo­mé­trie de la pièce, mais c’est un pro­blème qui concerne de nom­breux exploi­tants comme EDF, SNCF, etc. Les plans des com­po­sants ne sont géné­ra­le­ment pas par­ta­gés en rai­son de la pro­prié­té indus­trielle. Sans connais­sance de la géo­mé­trie de la pièce, il faut la scan­ner pour la recons­ti­tuer, cela alour­dit le pro­cé­dé. Prendre en compte la répa­ra­bi­li­té dès la concep­tion des pièces et com­po­sants per­met­trait de dépas­ser cette problématique.

EC. Les poly­mères reposent sur des pro­cé­dés matures, et sont les seuls lar­ge­ment uti­li­sés aujourd’hui par la défense. Les pro­cé­dés uti­li­sant des alliages métal­liques ins­pi­rés du sou­dage sont à l’étude en rai­son de leur poten­tiel de répa­ra­tion, et des démons­tra­teurs sont déve­lop­pés. Enfin, de nou­veaux pro­cé­dés émergent, comme la fabri­ca­tion addi­tive par fric­tion-malaxage pour des alliages plus légers (alu­mi­nium par exemple).

Les pro­cé­dés à base de céra­mique ne trouvent pas d’application en répa­ra­tion aujourd’hui. Ce maté­riau est par exemple uti­li­sé dans les gilets pare-balles. Mais cette appli­ca­tion exi­ge­rait d’importantes études en amont pour pou­voir garan­tir un niveau de risque nul en cas de répa­ra­tion par fabri­ca­tion additive.

EC. La com­po­si­tion chi­mique des maté­riaux d’apport fait l’objet de nom­breux tra­vaux, car les maté­riaux uti­li­sés dans les pro­cé­dés clas­siques ne sont pas tou­jours les plus adap­tés à la fabri­ca­tion addi­tive. Des équipes tra­vaillent éga­le­ment à mettre au point des alliages qui per­met­trait de répa­rer un grand nombre de pièces réa­li­sées dans des maté­riaux dif­fé­rents, ce qui per­met­trait de dimi­nuer le nombre de poudres ou de fils à empor­ter sur le front.

FS. Il y a un réel enjeu autour de la dis­po­ni­bi­li­té des maté­riaux. Beau­coup de maté­riaux nobles ne sont pas faciles à récu­pé­rer dans un contexte mili­taire. Des recherches sont donc menées pour uti­li­ser des maté­riaux faciles d’accès et pré­sen­tant de bonnes pro­prié­tés. Mais cela pose la ques­tion de la dura­bi­li­té et de la résis­tance méca­nique. En répa­rant une pièce avec un maté­riau dif­fé­rent, on peut avoir des pro­blèmes d’adhérence et on crée des hété­ro­gé­néi­tés qui peuvent être sources d’endommagement.

Propos recueillis par Anaïs Marechal