La colonne vertébrale silencieuse : comment la fabrication additive redynamise les réseaux électriques mondiaux

1er avril 2026 | Temps de lecture : 4 min

 

Le paysage énergétique mondial repose sur un concept appelé « facteur de capacité ». Cet indicateur mesure la production énergétique réelle d'une centrale par rapport à son potentiel théorique maximal. Aux États-Unis, l'énergie nucléaire est le pilier incontesté du réseau, avec un facteur de capacité impressionnant de 93 %. À titre de comparaison, celui du gaz naturel oscille autour de 57 %, tandis que celui de l'éolien et du solaire varie entre 25 % et 35 %.

Alors que le secteur nucléaire s'efforce de combler ce dernier 1 % de fiabilité, l'industrie pétrolière et gazière est confrontée à un autre défi : la taxe sur les stocks. Des entreprises comme ExxonMobil dépensent des milliards de dollars pour stocker des pièces de rechange physiques dans des entrepôts à travers le monde. Souvent, 40 % de ces pièces, telles que les roues de pompe, ne sont jamais mises en service. Elles ne font qu'accumuler la poussière et les taxes jusqu'à ce qu'elles deviennent obsolètes.

Aujourd'hui, la fabrication additive (FA) apporte des solutions à ces deux défis, faisant passer cette technologie, autrefois réservée au prototypage, au rang d'infrastructure essentielle pour la sécurité énergétique mondiale.

 

À la conquête du dernier 1 %

Dans l'industrie nucléaire, le « juste assez » n'existe pas. Westinghouse Nuclear utilise FA réduire les infimes temps d'arrêt qui séparent une centrale très performante d'une centrale parfaite. Adam Travis, responsable mondial FA chez Westinghouse, prône une philosophie qu’il appelle « Design for Purpose » (Conception fonctionnelle). Il estime que les ingénieurs doivent s’éloigner de la mentalité restrictive de la « Design for Additive Manufacturing » (DfAM, conception pour la fabrication additive). Ils devraient plutôt utiliser FA atteindre l’objectif fonctionnel ultime d’une pièce sans être freinés par les contraintes de la fabrication traditionnelle.

L'un des principaux objectifs de cette approche est de résoudre le problème des « fuites ». Ces fuites surviennent lorsque de minuscules débris présents dans le circuit de refroidissement usent la surface d'un crayon combustible, exposant ainsi les pastilles d'uranium. Il suffit d'un seul fil métallique de 5 mm pour provoquer une telle défaillance. Traditionnellement, des filtres plus performants entraînaient une « perte de charge » plus importante, ce qui réduisait le rendement global de la centrale. Cependant, Westinghouse a développé le FA Stronghold FA pour les réacteurs à eau bouillante. En utilisant FA créer des canaux d'écoulement internes complexes et sinueux, ils ont réussi à filtrer 100 % des débris de 5 mm tout en conservant la même perte de charge que les anciens modèles, moins efficaces.

 

Comprendre l'approche « Design for Purpose »

Cette approche « Design for Purpose » a également donné naissance à la buse inférieure fabriquée par impression 3D (AMBN) destinée aux réacteurs à eau sous pression. Ce composant lié à la sûreté est doté d'un maillage 3D sophistiqué qui est 13 fois plus efficace pour retenir les débris que son prédécesseur.

Cette innovation a permis de faire passer l'efficacité de la filtration des débris de 65 % à un incroyable 96 %. Ces pièces ne sont pas seulement complexes ; elles sont « liées à la sécurité », une classification dans le domaine nucléaire aussi stricte que celle des composants « critiques pour le vol » dans l'aérospatiale.

 

L'entrepôt numérique

Alors que Westinghouse se concentre sur la dynamique des fluides, ExxonMobil redéfinit la chaîne d'approvisionnement grâce à son « Digital Supply Network ». Christopher Beeson, responsable de la fabrication additive pour la région de Baton Rouge chez ExxonMobil, supervise une réorientation stratégique de grande envergure. Exxon a transféré FA laboratoires centralisés de l'entreprise à Houston et dans le New Jersey directement vers les sites. Cette transition considère FA une technologie aboutie, prête à être mise en œuvre, plutôt que FA un simple projet de recherche.

L'objectif est de supprimer la taxe sur les stocks physiques en créant un « entrepôt numérique ». Exxon participe à Field Node, un cloud collaboratif du secteur où des concurrents tels que Shell et ConocoPhillips partagent des modèles 3D ne relevant pas de la propriété intellectuelle. Si une volute de pompe tombe en panne sur un site Exxon et que Shell a déjà numérisé et validé ce modèle, Exxon peut accéder au fichier et l'imprimer immédiatement. Cette coopération permet d'éviter des mois de rétro-ingénierie et de contourner les délais de livraison de 12 mois habituels pour les pièces moulées traditionnelles.

 

L'efficacité des passeports numériques

Pour faciliter cela, le secteur met en place des « passeports numériques » par l'intermédiaire de l'Association internationale des producteurs de pétrole et de gaz (IOGP). Ces passeports s'appuient sur des niveaux de maturité numérique (DRL) afin de garantir qu'un dossier contienne toutes les informations dont un fournisseur a besoin, de la dureté des matériaux aux spécifications relatives à la finition de surface.

Beeson souligne que l'objectif est de permettre une demande de devis en un seul clic, transformant ainsi des années de retards dans la chaîne d'approvisionnement en quelques semaines d'exécution numérique.

 

Au-delà du prototypage : des étapes concrètes

Le rôleFA dans l'industrie nucléaire a franchi une étape géopolitique majeure en 2023. La plupart des réacteurs d'Europe de l'Est, connus sous le nom de réacteurs VVER, dépendaient à l'origine des approvisionnements en combustible russe. À la suite de l'invasion de l'Ukraine en 2022, Westinghouse a fait appel à FA développer et homologuer des plaques de distribution de combustible d'origine occidentale en seulement 18 mois.

Ce projet a démontré que FA surpasser l'usinage traditionnel en termes de coût et de performances. Westinghouse a regroupé neuf pièces en deux pièces monolithiques, éliminant ainsi les soudures et renforçant la résistance structurelle. En 2024, l'entreprise a célébré la production de FA 1 000e FA de sécurité FA dans le cadre de ce projet. Cela marque le véritable passage à la production en série dans l'un des secteurs les plus réglementés au monde.

ExxonMobil enregistre des succès similaires à plus petite échelle, dans le domaine des produits de base. Beeson cite l'exemple d'une pièce usinée spécifique qui coûte habituellement 540 dollars, car elle nécessite l'assemblage de quatre composants filetés. En utilisant FA imprimer cette pièce en une seule unité et en grande série, le coût a chuté à 196 dollars. Qu'il s'agisse de stabiliser un réseau électrique national ou d'économiser 344 dollars sur un simple composant de vanne, l'intérêt économique de FA est désormais indéniable.

 

La prochaine frontière

La transition vers FA axée sur l'efficacité énergétique FA . ExxonMobil passe de la numérisation 3D de compresseurs hérités datant des années 1930 à la mise en œuvre de technologies de pointe telles que la fabrication additive par arc électrique (WAAM) pour les composants de grande taille. Ces pièces de rechange en fonte, d'une hauteur de 1,5 mètre, peuvent désormais être produites en quelques semaines au lieu de plusieurs années.

De son côté, Westinghouse tourne son regard vers les étoiles. L'entreprise met à profit ses dix FA pour développer le microréacteur eVinci et le petit réacteur modulaire AP300. Mais ce qui est sans doute le plus passionnant, c'est sa collaboration avec la NASA sur un système d'alimentation électrique à fission de surface destiné à la Lune. Ce projet allie l'ingénierie nucléaire à FA par excellence FA : réduire le poids des engins spatiaux tout en garantissant une source d'énergie fiable pour une colonie lunaire.

 

Assurer l'avenir : FA un outil essentiel pour la sécurité énergétique mondiale

L'époque où l'impression 3D servait uniquement à « s'amuser ou à fabriquer des bibelots » est révolue. Comme le démontrent Beeson et Travis, FA devenue un outil abouti, essentiel à la sécurité, qui garantit la sécurité énergétique mondiale. Des raffineries souterraines de Baton Rouge aux futurs avant-postes sur la surface lunaire, FA une rapidité, une liberté de conception et une fiabilité que la fabrication traditionnelle ne peut tout simplement pas égaler.

Nous avons largement dépassé la simple question de savoir si le secteur de l'énergie allait adopter FA; il s'agit désormais de déterminer à quelle vitesse les leaders du secteur pourront la déployer à grande échelle pour répondre à la demande mondiale croissante en énergie stable et à faible empreinte carbone. EOS est prêt à accompagner cette transition. Notre équipe collabore avec les exploitants et les équipementiers pour industrialiser FA applications critiques pour la sécurité, notamment dans les secteurs du nucléaire, du pétrole et du gaz.

Contactez-nous pour discuter de solutions clés en main de fabrication additive qui garantissent une qualité certifiée, une logistique optimisée et la fiabilité dont votre infrastructure énergétique a besoin.

 

Écoutez le podcast Additive Snack

Vous pouvez entrer en contact avec Adam Travis et Christopher Beeson sur LinkedIn. Retrouvez et écoutez tous les épisodes de leur podcast « Additive Snack » sur Spotify :