Le boom silencieux de l'impression 3D

OPINION. Grâce à son efficience, les usages de l'impression 3D se développent rapidement dans des secteurs tels que la construction, la mode, l'aérospatiale, l'automobile... La taille du marché est d'environ 15 milliards de dollars, il devrait atteindre 80 milliards de dollars d'ici 2030. Par Xavier Dalloz, consultant spécialisé dans les nouvelles technologies.
Le robot d'une impression 3D construit le mur d'un bâtiment à Heidelberg en Allemagne le 5 mai 2023.
Le robot d'une impression 3D construit le mur d'un bâtiment à Heidelberg en Allemagne le 5 mai 2023. (Crédits : Reuters)

L'impression 3D est un processus additif par lequel des couches de matériau sont rajoutés les unes après les autres pour créer une pièce 3D. C'est l'opposé des processus de fabrication soustractifs, où une conception finale est découpée dans un bloc de matériau plus grand. En conséquence, l'impression 3D crée moins de gaspillage de matériau.

La technologie d'impression 3D a le potentiel d'avoir un impact sur des secteurs tels que la construction, la mode, l'aérospatiale et l'automobile en réduisant le temps, les coûts et les déchets tout en améliorant la personnalisation et la qualité des produits.

La taille du marché de l'impression 3D est d'environ 15 milliards de dollars. Ce marché devrait croître de 21% sur la période 2023/2030 et atteindre 80 milliards de dollars d'ici 2030. Les experts disent que d'ici 2050, on pourra imprimer presque tous les aliments.

Le boom silencieux de l'impression 3D est la conséquence de plusieurs avantages très importants :

Tests des produits

  • L'expérience tactile d'un prototype de produit ne peut pas être comparée au simple fait de le regarder sur un écran.
  • L'impression 3D permet de toucher et de sentir le prototype du produit pour tester et rechercher les inconvénients ou les erreurs de conception.
  • Les concepteurs peuvent ajuster et réimprimer le dessin si des défauts sont découverts.

Production à moindre coût.

  • L'impression 3D est un processus de fabrication rentable pour les petites applications et séries de production.
  • Les méthodes de prototypage standard nécessitent des machines coûteuses et des coûts de main-d'œuvre élevés en raison des opérateurs de machines nécessaires pour les faire fonctionner.
  • Étant donné que les pièces sont construites à partir de zéro et non incurvées à partir de blocs solides comme dans la fabrication soustractive, ils ne nécessitent pas d'outillage supplémentaire. Il y a donc moins de gaspillage de matériau.

Durabilité

  • Lorsque l'impression 3D est utilisée dans le cadre d'un entrepôt numérique à la demande et décentralisé, elle peut réduire le nombre de pièces en stock et les déchets associés.
  • En localisant la production plus près de l'étape suivante de la chaîne d'approvisionnement, les émissions de dioxyde de carbone pendant le transport sont réduites.
  • L'impression 3D peut utiliser des plastiques recyclés, réutilisables et biodégradables.

De nombreux exemples

Voici quelques exemples d'usage de l'impression 3D :

  • Exemple médical
  • L'impression 3D est utilisée pour créer des dispositifs uniques et adaptés aux patients pour les maladies rares.
  • Un bon exemple est celui des moulages imprimés pour les os cassés qui peuvent notamment être ajustés et ouverts sur mesure, permettant au porteur de gratter les démangeaisons, de laver et de ventiler la zone endommagée.

  • Exemple des soins dentaires

o   L'impression 3D permet aux dentistes de réaliser une imagerie détaillée de la bouche des patients de l'intérieur au lieu de l'extérieur, réduisant ainsi l'exposition aux rayonnements.

  • Exemple des vêtements et lunettes

o   L'impression 3D est entrée dans le monde de l'habillement avec des créateurs de mode qui expérimentent des chaussures et des robes imprimés en 3D .

o   L'impression 3D permet par exemple d'imprimer des lunettes avec un ajustement et un style personnalisé à la demande.

  • Exemple de l'art et des bijoux

o   L'utilisation de technologies de numérisation 3D permet la réplication d'objets réels sans l'utilisation de techniques de moulage.

o   Un bon exemple est celui des  œuvres d'art du patrimoine culturel où le contact direct avec les substances de moulage pourrait endommager la surface de l'objet d'origine.

  • Exemple de la construction

o   L'émergence récente de la modélisation des informations du bâtiment peut faciliter une plus grande utilisation de l'impression 3D.

o   La construction est adaptée à l'impression 3D car la plupart des informations nécessaires à la création d'un article existeront à la suite du processus de conception.

o   L'impression 3D peut être notamment utilisée pour créer des composants de construction ou pour « imprimer » des bâtiments entiers.

L'utilisation et la mise en œuvre de la fabrication additive, en combinaison avec d'autres technologies, produit une évolution de l'industrie vers une production intelligente où les machines (autonomes, automatiques et intelligentes), les systèmes et les réseaux sont capables d'échanger des informations et de répondre aux systèmes de production gestion.

Vers une réinvention de la chaîne d'approvisionnement numérique

L'impact de l'impression le plus important sera dans la réinvention de la chaîne d'approvisionnement numérique.

Plus concrètement, les avantages de l'impression 3D pour la chaîne d'approvisionnement sont les suivants :

  • Chaque entreprise pourra ajuster sa chaîne d'approvisionnement aux producteurs de matériaux pour fabriquer ses produits imprimés en 3D. Chaque entreprise pourra donc mieux rationaliser sa chaîne d'approvisionnement une fois qu'elle dispose d'une imprimante 3D.
  • Avec l'impression 3D, les entreprises ont accès à la fabrication additive partout où elles veulent que les pièces soient fabriquées.
  • L'impression 3D permettre d'avoir moins de retours pour une exécution de commande inexacte.
  • La possibilité de reconcevoir des pièces pour qu'elles soient plus légères et plus solides aura également un impact positif sur la durabilité de l'impression 3D, car de plus en plus de cas d'utilisation seront développés spécifiquement pour l'impression 3D dans les années à venir.
  • Les étapes individuelles seront combinées en un seul processus, du concept aux matériaux, à l'inventaire numérique, à la production et à la livraison.
  • La réduction du nombre de pièces en stock et les déchets associés.
  • En localisant la production plus près de l'étape suivante de la chaîne d'approvisionnement, les émissions de dioxyde de carbone pendant le transport seront réduites.
  • Croissance des matériaux d'impression 3D durables tels que les plastiques recyclés, réutilisables et biodégradables.

Grâce à l'impression 3D, les usines ont la possibilité d'augmenter leur flexibilité, en s'adaptant aux besoins d'un marché de plus en plus exigeant et imprévisible. De plus, il permet de fabriquer toutes sortes d'objets personnalisés sans moules et outils de fabrication coûteux. De même, l'impression 3D est un grand allié de l'environnement, une caractéristique très importante compte tenu de notre situation climatique actuelle et de l'importance d'avoir des processus de fabrication durables avec moins de consommation de ressources et de génération de déchets.

Les grandes tendances de l'impression 3D au cours des prochaines années sont les suivantes :

  • Les consommateurs seront intégrés beaucoup plus tôt dans le processus de conception dans des secteurs tels que les chaussures et les équipements sportifs, ce qui augmentera leur satisfaction et leur fidélité à la marque.
  • La science des matériaux sera un moteur de la croissance des applications adressées par la fabrication additive. Nous verrons une variété de nouveaux matériaux, notamment : des matériaux résistants, des matériaux à haute température, des matériaux biocompatibles, des matériaux aérospatiaux haute performance, des bio-encres, des céramiques , cermets et composites.
  • Par exemple, l''encre polymère conductrice imprimable en 3D va permettre la fabrication de microstructures à haute résolution qui peuvent être intégrées à d'autres matériaux, tels que des élastomères isolants, via l'impression 3D multi-matériaux. Les polymères conducteurs imprimés en 3D peuvent également être convertis en microstructures d'hydrogel hautement conductrices et douces.
  • L'impression 3D à un niveau « hyper-local », où les pièces sont produites à proximité de l'utilisateur final. Plus les processus sont automatisés, plus les pièces peuvent être fabriquées plus près de l'utilisateur final.
  • La fabrication « hyper-locale » promet des délais de livraison encore plus rapides et une approche plus durable de la fabrication en réduisant les émissions de carbone provenant du transport.  Il est probable que plus de 10 % des produits de tous les jours seront fabriqués, au moins en partie, avec l'impression 3D métallique. Bien que cela puisse sembler être un petit pourcentage, c'est quand même un nombre énorme car nous parlons de centaines de millions de pièces fabriquées avec l'impression 3D métallique.
  • On produira des séries courtes d'articles hautement spécialisés ou personnalisés qui répondent à des besoins très spécifiques.
  • La mise en œuvre massive des technologies phares de CAO (conception et simulation), PLM (plan de processus et gestion des données), d'IOT (exécution et suivi des ordres de fabrication) et de la Réalité Augmentée (AR).

Nouvelles tendances

Voici quelques tendances à retenir :

  • La fusion par extrusion

La technique d'impression 3D à base de fusion par extrusion est la plus couramment utilisée pour le prototypage.

  • La stéréolithographie

La technologie sous-jacente provient de Texas Instruments qui a développé une gamme de puces DLP destinée spécifiquement aux imprimantes 3D en stéréolithographie. Ces puces permettent l'impression d'une couche entière de l'objet à imprimer sur la résine photosensible aux rayons ultraviolets.

  • Le frittage laser

La technique du frittage laser permet de créer des pièces très solides dans différents matériaux comme les céramiques et les métaux tels que le titane.

  • L'impression multi-matières

Il y a très peu d'objets de la vie courante qui sont mono-matière. Les enjeux sont d'associer des matériaux opaques, transparents, durs, souples, de couleurs différentes et aussi des matériaux conducteurs d'électricité.

Une des innovations les plus intéressantes est l'intégration de matériaux conducteurs dans la masse. Par exemple, Voxel commercialise une imprimante 3D FDM capable d'imprimer également des circuits électriques dans la masse avec une double tête d'impression.

  • Les scanners 3D

L'usage des scanners 3D va permettre la généralisation du reverse engineering de produits

Le futur impact de ChatGPT

Un des impacts les plus importants sur l'impression sera probablement le ChatGPT qui sera le complément nécessaire à l'impression 3D.

Les modèles ChatGPT ont effet le potentiel de révolutionner la façon dont les produits sont mis en correspondance avec les attentes des acheteurs en fournissant des recommandations personnalisées. En utilisant des données sur les tendances, les chatbots peuvent en effet générer des recommandations personnalisées pour les utilisateurs. Ce niveau de personnalisation permettra de fournir des conseils plus pertinents et utiles, améliorant ainsi l'expérience d'achat des consommateurs en la rendant plus divertissante et plus efficace.

Les modèles ChatGPT peuvent également accélérer les flux de travail en générant d'excellentes descriptions de produits qui pourront notamment être utilisées pour le commerce électronique ou le marketing, fournissant des informations détaillées sur un produit et ses caractéristiques sans nécessiter de travail manuel.

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Commentaire 1
à écrit le 18/05/2023 à 22:36
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Le style ressemble à la production d'une IA, forte pour faire une synthèse d'un domaine et faible en originalité si on ne la pousse pas avec des questions ou instructiions plus précises. Est ce que cet article à été produit avec l'aide de chatgpt ? ...

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