Digital et 3D : les fabricants se mettent au parfum

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Industries Par Jérôme MEYRAND Publié le  03/12/2021
Digital et 3D : les fabricants se mettent au parfum
Les fabricants de produits de luxe s'emparent aussi des techniques de conception et de fabrication en 3D.

La fabrication additive tout comme les technologies du numérique sont de plus en plus prisées par les fabricants de produits de luxe. Illustration.

Bijouterie : l’impression 3D, une alternative à la fonderie en cire perdue

Depuis septembre, les fabricants de bijoux disposent d’un nouveau matériau, le VisiJet Wax Jewel Red, qui, associé à la technologie d’impression 3D en cire, permet de produire des modèles de fonderie de bijoux. Il répond aux besoins des ateliers de fonderie qui produisent des modèles de bijoux par fusion et sertissage. Pour Edwin Hortelano, vice-président senior, ingénierie et développement des matériaux chez 3D Systems, ce nouveau matériau permet de concevoir des bijoux aux détails fins, sans passer par le processus de fonderie à la cire perdue. « La fabrication additive s’est fait une place dans le secteur de la bijouterie puisqu’elle permet aux artisans de repousser les limites et d’être toujours plus créatifs », ajoute-t-il. La technologie 3D en cire offre également une plus grande liberté de conception aux fabricants de bijoux, puisqu’ils pourront imprimer et mouler leurs modèles le jour même, tout en éliminant les coûts associés à l’outillage.

L’impression 3D en cire permet de créer des modèles encore plus complexes.

Chez Formlabs, c’est une nouvelle résine pour la fabrication en impression 3D qui a été développée pour l’industrie de la bijouterie. La Castable Wax 40 Resin permet, selon la firme de Somerville (Massachusetts, Etats-Unis), des réalisations similaires à celles de la cire à sculpter bleue, le matériau utilisé traditionnellement pour le moulage en cire perdue. Pour le constructeur d’imprimantes, la technologie 3D rivalise de plus en plus avec les procédés traditionnels, offrant aux bijoutiers une plus grande liberté de conception. Formlabs dit avoir travaillé avec le GIA (Gemological Institute of America), la plus grande autorité mondiale en matière de diamants, de pierres de couleur et de perles, et avec Rio Grande, l’un des principaux fournisseurs d’accessoires, outils et équipements pour la bijouterie, afin de développer une résine, « dont les caractéristiques répondent au plus près aux besoins du secteur ». Le travail en impression 3D numérique permet aux créateurs de bijoux d’expédier leurs modèles en résine compatibles avec la ligne de production de son fondeur, tout en diminuant ses coûts : moins de polissage, moins de soudage laser, moins de conceptions rejetées et de cycles de test.

La conception numérique, c’est aussi un spectre plus large de possibilités de créations, avec des modèles bien plus complexes et dans une plus grande précision. Sachant que le créateur pourra facilement conserver ses conceptions personnalisées, voire même les modifier ou les recréer selon ses besoins. Le tout en produisant des « résultats similaires à la cire d’injection », assure Formlabs.

Un échantillon de bijoux réalisés en impression 3D avec la résine Castable Wax 40.

Montre : luxe et connectivité vont de paire

Elle est apparue en boutique en septembre dernier, la nouvelle TAG Heuer Connected Bright Black Edition est une montre haut de gamme au doux mélange de titane et céramique. Si sa lunette a été fabriquée à partir de ce matériau minéral non métallique, ses boutons poussoirs ont été usinés dans ce précieux métal léger. L’ensemble, y compris la boucle du bracelet (en caoutchouc et revêtu en cuir) a subi un sablage et un revêtement de DLC (diamond-like carbon) noir, donnant à la pièce une finition noire et mate. On observera que le poli miroir réalisé sur la lunette en céramique noire vient contraster avec le boîtier microbillé.

L’interface numérique de ce garde-temps du XXIe siècle a été retravaillée afin de lui offrir de nouvelles fonctionnalités. La montre connectée de l’horloger de La Chaux-de-Fonds, au nord-ouest de la Suisse, a été développée afin d’accompagner le quotidien de son propriétaire, « en donnant accès à une multitude de services connectés via Wear OS by Google, ainsi qu’à des expériences sportives sans équivalent ». En effet, une application, mise au point par l’horloger, fournit des données détaillées sur les performances du porteur de la montre, dans de multiples activités, telles que la course à pied, la natation, le cyclisme, la marche et le fitness. « Les golfeurs apprécieront les mises à jour récemment apportées à l’application TAG Heuer Golf, qui les aideront à affiner et améliorer leur stratégie de jeu », glisse la manufacture appartenant au groupe de luxe français LVMH. Enfin, la nouvelle fonction Wellness permet aux utilisateurs de « rester en forme et les informe de l’évolution de leurs données biométriques pendant leurs activités quotidiennes », ajoute la marque horlogère fondée en 1860 par Edouard Heuer, dans le Jura suisse.

L’horloger a utilisé le sablage et un revêtement de DLC (diamond-like carbon) pour donner à sa nouvelle montre une finition noire et mate.

Des lunettes imprimées en 3D pour réduire l’empreinte carbone

En imprimant en 3D ses lunettes, You Mawo (comprenez Your Magic World) permet non seulement de proposer des paires sur mesure, adaptées à l’identité et la morphologie de ses clients, grâce à l’analyse faciale et la numérisation infrarouge du visage, mais aussi de sauvegarder la planète. En confiant une étude à l’institut Fraunhofer EMI, le lunetier allemand a pu démontrer que son empreinte carbone était jusqu’à 58 % inférieure à celle de ses confrères fabricants de lunettes conventionnelles. L’organisation européenne de recherche appliquée a réalisé une analyse du cycle de vie (ACV) systémique des lunettes You Mawo imprimées en 3D. Sur l’ensemble du cycle de vie de la paire de lunettes, à l’exclusion de la phase d’utilisation, cette étude compare l’impact environnemental des lunettes fabriquées de manière additive et conventionnelle, depuis l’approvisionnement en matériaux jusqu’à la production, l’emballage et l’expédition.

Une paire de lunettes imprimée en 3D.

L’analyse a montré que les lunettes imprimées en 3D, comparées à celles en acétate fabriquées de manière conventionnelle, généraient 80 % de déchets en moins et permettent d’éviter les longs traitements ultérieurs. Mais aussi que la production des montures de lunettes de cette entreprise allemande innovante, basée sur la technologie EOS, produisait « trois fois moins d’émissions de CO² qu’une paire de lunettes produite de manière conventionnelle ». Depuis cette année, le lunetier de Constance (Bade-Wurtemberg) a mis en place sa propre production et sa propre chaîne d’assemblage. « Tous les équipements de production, les matériaux de base et tous les consommables du processus de finition et de teinture proviennent d’Allemagne », revendique-t-elle.

« Nous nous attendions à un impact environnemental similaire à la fabrication conventionnelle étudié, mais finalement la fabrication additive est bien plus performante et ne représente qu’un tiers de l’impact environnemental », a reconnu Sebastian Kilchert, chercheur associé au Fraunhofer EMI. Réalisées sur mesure, les lunettes You Mawo sont fabriquées grâce à des logiciels de numérisation spécialisés et des processus 3D paramétriques.

Lunettes : connectées tout en restant élégantes

Spécialiste de la réalité augmentée adaptée aux lunettes sportives, ActiveLook a développé une nouvelle plateforme technologique baptisée NexT. « Miniaturisée et invisible », sa technologie de réalité augmentée affiche des informations liées aux performances sportives de son utilisateur, sans gêner pour autant son champ de vision, souligne cette entreprise iséroise. La lunette NexT affiche, en temps réel, la vitesse, le rythme cardiaque ou encore son orientation. Cette nouvelle technologie embarquée « permet une intégration élégante dans les lunettes sans nuire à leur design ou leur ergonomie », assure ActiveLook, une branche du spécialiste grenoblois des microécrans MicroOled. C’est sur son microécran invisible qu’apparaissent les données de l’activité sportive, sans empêcher de « contempler l’horizon ». Cet écran monochrome Amoled offre une résolution de 304 par 256 pixels et consomme moins d’un milliwatt, assure ce lunetier du futur. Le dispositif se connecte en BLE (Bluetooth Low Energy) à un smartphone ou une montre. Fruit de 5 ans de recherche et développement, avec un investissement de plusieurs millions d’euros, les lunettes connectées ActiveLook NexT, qui ne pèsent pas plus de 34 g, seront disponibles à la commercialisation à partir du premier trimestre 2022.

Les lunettes connectées ActiveLook NexT affichent les performances sportives de son utilisateur.

Des pièces fabriquées en 3D pour l’Aston Martin Callum, en édition limitée

Spécialiste des produits haut de gamme sur mesure et en édition limitée pour l’automobile, Callum a relancé l’Aston Martin Vanquish, avec son partenaire R-Reforged, dont la particularité est d’avoir eu recours à l’impression 3D. Fondée par le designer automobile écossais Ian Callum, l’entreprise a été lauréate du prix de la « World Car of the Year » en 2019. Elle a su adopter un mélange de techniques de production les plus récentes et de savoir-faire traditionnel, notamment en créant son propre atelier de garniture en cuir de 2 800 m² à Warwick, au Royaume-Uni.

Le designer automobile Ian Callum a eu recours à l’impression 3D pour faire renaître l’Aston Martin Vanquish.

Cette société de conception technique s’appuie sur la fabrication additive afin de produire ses prototypes, de manière à ce qu’ils soient « entièrement fonctionnels » pour des essais et des simulations. Mais aussi pour des outillages, pour des composants et jauges « en édition limitée », précise-t-elle, et autres pièces personnalisables en faible volume pour une utilisation finale dans les véhicules. Adam Donfrancesco, directeur technique chez Callum, explique pourquoi son équipe d’ingénieurs a besoin de plus de capacités de fabrication additive pour les premiers projets qui entrent en production. « Cette technologie nous permet d’améliorer nos capacités de prototypage pour de véritables tests fonctionnels, mais nous pouvons maintenant aussi optimiser la production d’outils et de pièces d’utilisation finale, là où l’impression 3D était auparavant insuffisante en termes de résistance, de finition de surface et de précision dimensionnelle. » Seuls 25 véhicules en édition limitée seront construits à Warwick et comporteront plusieurs pièces d’utilisation finale imprimées en 3D, telles que des conduites de frein, qui seront toutes produites sur une imprimante 3D MakerBot Method X. Pour Ian Callum, « on ne peut pas déterminer la qualité d’un design sur un écran ou une photo. Vous voulez pouvoir voir et toucher quelque chose en 3D et la fabrication additive permet aux concepteurs de le faire rapidement et à moindre coût ».

Packaging de luxe : le plasma pour améliorer le revêtement des flacons de verre

Les professionnels du packaging de luxe recherchent toujours à optimiser leur processus de finition et d’impression de flacons de parfums en verre, ainsi que de collage de leurs éléments décoratifs. Une nouvelle application a été mise au point par un des experts de la technologie du plasma froid, Plasmatreat, qui permet d’améliorer la qualité d’impression des caractères du texte et des logos de marques de luxe, au design toujours très raffiné. Et d’apporter une protection maximale des flacons et des bouteilles afin d’éviter des dommages et rayures dues au frottement pendant leur transport.

Echantillon de flacons de parfums en verre.

Le verre utilisé dans les flacons et autres bouteilles de parfum est généralement produit à partir des couleurs primaires (blanc, vert ou marron), décrit le fabricant de machines plasma, afin de rendre ces récipients plus sophistiqués. Ce verre étant teinté par la suite. Pour ce type d’emballage, il est primordial d’obtenir une qualité élevée, afin de permettre la bonne application de la couleur. Dans la dernière étape du procédé de fabrication, le verre est revêtu (enduit), pour éviter des dommages, comme des rayures. Puis les flacons et bouteilles sont principalement imprimés par le procédé de sérigraphie. C’est la raison pour laquelle le type de revêtement, qui a été réalisé pendant la fabrication, viendra déterminer alors la qualité d’adhérence de l’encre d’impression utilisée. « Afin d’assurer une bonne adhérence et une dispersion uniforme de couleur en particulier sur un revêtement polymère, l’activation plasmatique est alors nécessaire pour augmenter la tension de la surface », souligne ce spécialiste du prétraitement de surfaces de matériaux.

 

Des innovations aux cœurs des matières

C’est à Monaco, que les professionnels de l’industrie de l’emballage de luxe avaient rendez-vous, enfin en présentiel, du 27 au 29 septembre, pour le salon Luxe Pack. Au Grimaldi Forum, 450 exposants étaient réunis, avec, pour cette 33e édition, beaucoup d’innovations liées à l’écoconception et la durabilité des emballages, comme les monomatières, des solutions de packaging rechargeables ou fabriqués avec des matériaux 100 % à base de recyclé.

Le réseau Carats (Carnot appui technique et scientifique), qui représente trois grands instituts de recherche en France, a dressé un état des lieux des dernières matières, techniques ou procédés destinés au secteur du luxe, issus de plusieurs années de recherche.

Chez Irepa Laser, grâce aux technologies laser nanoseconde et femtoseconde, on souligne que les fabricants peuvent créer des effets colorés du noir profond à la totale irisation, mais aussi imprimer les marquages couleurs sans additif. Au Cetim Grand Est, des ingénieurs sont parvenus à ressusciter le lin, grâce à des technologies innovantes et inédites comme le ThermoPrime et Thermosaïc, deux procédés « à faible impact environnemental, créateurs de nouvelles matières composites issues de déchets thermoplastiques et de fibres naturelles », décrit le centre technique des industries mécaniques.

Des bouteilles de parfums exposées lors du salon Luxe Pack, en septembre dernier à Monaco. (photo Grimaldi Forum)

Le laboratoire Rapsodée (Recherche d’Albi en génie des procédés des solides divisés, de l’énergie et de l’environnement) et l’Institut Clément-Ader ont associé leurs connaissances pour « imaginer une matière qui joue avec la lumière ». Portant le nom de Matlux, elle a été créée en s’appuyant sur « la fusion entre le savoir-faire des polymères par impression 3D et la caractérisation des effets optiques de la matière ». En incorporant des nanoparticules au polymère, cette innovation permet de produire un effet optique iconique : l’effet dichroïque.

Enfin, le Laboratoire de tribologie et dynamique des système (LTDS) et le Cetim ont développé un nouveau procédé, baptisé Pemec, pour polissage électromécano-chimique. Cette nouvelle composante du parachèvement associe l’action d’un procédé abrasif fluide (la tribofinition) avec l’action d’un procédé électrochimique. Ce qui permet d’obtenir des pièces métalliques polies miroir. Des innovations rassemblées dans le livre blanc « Sublimer la matière by Carats ».

Digital et 3D : les fabricants se mettent au parfum
Jérôme MEYRAND - Rédacteur en chefFormé aux microtechniques, devenu journaliste en blouse bleue, passé par l’ESJ Lille.

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