Impression 3D grand format (LSAM) : des moules composites recyclables pour le nautisme
Et si un moule de nautisme pouvait être fabriqué sans contre-moule, avec une matière recyclable ?
C’est l’ambition de REACT 3D (REcyclable Additive Composite Tool 3D), projet collaboratif breton réunissant SMM Composites, Compositic et Elixance.
Son objectif : développer et qualifier un matériau thermoplastique recyclé et recyclable adapté à l’impression 3D grande dimension, pour réduire drastiquement les déchets liés à la fabrication des moules composites.
Un bénéfice s’ajoute au bilan matière : en supprimant les étapes de mise en œuvre des résines époxy et de leurs agents de réticulation lors de la fabrication du moule, l’impression 3D réduit fortement l’exposition des opérateurs au risque chimique.
Sommaire
Fabrication de moule composite : un process traditionnel générateur de déchets
Pour comprendre l’intérêt de l’impression 3D grand format, il faut d’abord regarder comment un moule composite est fabriqué aujourd’hui et combien de matière ce process consomme.
La méthode classique impose de produire deux outillages pour obtenir un seul moule. On usine d’abord un contre-moule ; sa surface est ensuite recouverte de tissus de verre imprégnés de résine thermodurcissable pour la rigidifier et permettre sa mise en forme. Ce n’est qu’à partir de ce contre-moule que le moule définitif, en carbone, est drapé puis cuit.
Chaque étape mobilise des matériaux différents – métal, mousse, stratifiés composites, consommables de drapage – utilisés parfois quelques heures seulement avant de devenir des déchets. Copeaux d’usinage, chutes de détourage, consommables souillés : la majorité de ces déchets sont des thermodurcissables ou des matériaux mélangés, aujourd’hui non recyclables.
À cela s’ajoutent des délais longs, chaque outillage intermédiaire ajoutant son cycle de fabrication.
C’est ce double coût, environnemental et économique, que le projet REACT 3D souhaite éliminer.
Impression 3D grand format LSAM : imprimer le moule directement, sans contre-moule
La fabrication additive grand format change la logique : au lieu d’enlever de la matière autour d’un contre-moule, on dépose uniquement la matière nécessaire, directement à la forme du moule.
La technologie LSAM (Large Scale Additive Manufacturing), consiste à extruder un polymère thermoplastique initialement sous forme de granulés à travers une tête d’impression montée sur un robot, cartésien ou articulé. La matière est déposée cordon par cordon pour construire la pièce.
Les machines industrielles embarquent également une broche d’usinage : une fois l’impression terminée, la surface fonctionnelle est surfacée puis polie pour obtenir un état de surface parfaitement lisse, compatible avec le drapage composite.
Point technique essentiel : les polymères utilisés sont chargés en fibres, avec deux niveaux de performance. La fibre de verre apporte le renfort mécanique de la pièce imprimée. La fibre de carbone améliore elle aussi les propriétés mécaniques, mais elle abaisse en plus le coefficient de dilatation thermique (CTE) et augmente la conductivité thermique du compound : le moule se déforme moins et conduit mieux la chaleur, ce qui garantit sa stabilité dimensionnelle pendant la cuisson des pièces composites.
Pour donner un ordre de grandeur, le leader du marché Thermwood annonce sur sa gamme LSAM des débits d’extrusion de plus de 200 lbs/h en configuration standard, soit environ 90 kg/h, et jusqu’à 500 lbs/h (environ 227 kg/h) sur ses têtes les plus puissantes.
Les bénéfices sont directs : plus de contre-moule à fabriquer, des délais raccourcis à deux étapes (imprimer, surfacer), et surtout une matière thermoplastique recyclable en fin de vie. En contrepartie, cette technologie exige un investissement machine conséquent, des matières plus coûteuses et une véritable expertise en plasturgie : connaissance des thermoplastiques, stratégies d’impression, design des pièces. C’est précisément cette expertise matériaux que REACT 3D consolide.
Quels matériaux thermoplastiques pour un moule imprimé en 3D ?
Le choix de la matière est la décision la plus structurante : il conditionne la température d’utilisation du moule, sa stabilité dimensionnelle, son coût et sa recyclabilité.
Le critère d’entrée est la température de cuisson de la pièce composite : la HDT (température de fléchissement sous charge) du polymère doit rester supérieure à celle du cycle de cuisson.
Viennent ensuite le CTE, l’état de surface après usinage et le coût matière. Les compounds dédiés à la fabrication additive grand format, chargés de 20 à 30 % de fibres de carbone ou de verre, couvrent aujourd’hui l’ensemble de ce spectre.
Quatre familles se détachent pour l’outillage :
Fiche matériau — ABS-CF/GF
Caractéristique | Valeur indicative |
Matrice / renfort | ABS modifié / 20 % fibre carbone ou verre |
HDT | ≈ 90–100 °C |
Atouts | Facilité d’impression, faible warpage, coût maîtrisé |
Applications | Prototypage, maquettes, moules basse température |
Fiche matériau — PC-CF
Caractéristique | Valeur indicative |
Matrice / renfort | Polycarbonate modifié / 20 % fibre carbone |
HDT | ≈ 140–145 °C |
Atouts | Rigidité élevée, bel état de surface, bon compromis coût/performance |
Applications | Moules nautisme, thermoformage, outillage température modérée |
Fiche matériau — PEI-CF
Caractéristique | Valeur indicative |
Matrice / renfort | Polyétherimide / 20 % fibre carbone |
HDT | ≈ 200–212 °C |
Atouts | Très faible CTE, haut module, ininflammabilité intrinsèque, faible fluage |
Applications | Outillage aéronautique, moules autoclave, hautes températures |
L’apport spécifique de REACT 3D a porté plus précisément sur la boucle de recyclage d’un compound PC/CF : caractériser l’évolution des propriétés (longueur de fibres, fluidité, CTE) au fil des cycles et définir les stratégies de réincorporation de matière recyclée dans la matière vierge, pour concilier performance du moule et analyse de cycle de vie favorable.
Du nautisme à l'aéronautique et à la construction navale
Les acquis développés sur les moules de nautisme sont directement transférables à tout secteur consommateur d’outillage composite de grande dimension.
Dans l’aéronautique et la défense, l’outillage imprimé en PEI ou PESU chargé carbone supporte les cycles autoclave et répond à un enjeu stratégique : produire des moules localement, en quelques jours plutôt qu’en plusieurs mois, avec une chaîne d’approvisionnement souveraine.
Dans la construction navale, la technologie a déjà démontré sa capacité à produire des pièces massives — des coques de plusieurs mètres ont été imprimées en une seule opération (source.)
Pour un industriel, l’équation se résume ainsi : des délais d’outillage divisés, des déchets de fabrication réduits à des copeaux recyclables, et une empreinte carbone maîtrisée sur l’ensemble du cycle de vie.
Vous avez un projet de moule ou d’outillage composite ? Parlons matériaux : notre équipe vous accompagne dans le choix du compound adapté à votre application.
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