Où en est l’impression 3D après le battage médiatique ?
Après l’euphorie initiale, la technologie est maintenant utilisée de manière rentable dans divers secteurs.
L’agence suisse d’innovation Innosuisse a considérablement fait avancer l’impression 3D en Suisse de 2017 à 2024 grâce aux Réseaux Thématiques Nationaux et au Programme d’Innovation Booster, spécifiquement avec l’Innovation Booster Additive Manufacturing (IBAM).
L’impression 3D existe depuis les années 1980. Elle a commencé avec des plastiques photodurcissables, qui étaient solidifiés couche par couche à l’aide de rayons UV. Les équipements et processus complexes impliqués signifiaient que cette technologie était principalement utilisée dans les laboratoires. Lorsque les premières imprimantes à filament sont devenues prêtes pour le marché, cette technologie abordable est devenue connue du public. Ce processus forme des plastiques en objets 3D en les fondant et en les superposant de manière simple. Avec des logiciels d’impression 3D avancés et un processus convivial, théoriquement, tout le monde pouvait bientôt imprimer des objets complexes « à partir de rien, » menant à des attentes démesurées.
Cependant, le passage de la fabrication soustractive, comme l’usinage, à la fabrication additive nécessite un changement fondamental dans la manière de penser à la création de produits, d’outils et d’aides. Lorsque l’impression 3D est appliquée avec des connaissances et une expérience traditionnelles en matière de conception et de production, non seulement le potentiel de cette technologie est gaspillé, mais les inconvénients, tels que des matières premières plus coûteuses et des temps de production plus longs, prédominent également.
Où s’applique la fabrication additive ?
Le potentiel énorme de la fabrication additive est évident dans des applications telles que :
– Produits personnalisés
– Applications légères
– Objets avec des géométries complexes
– Regroupement de diverses pièces en ensembles
– Intégration fonctionnelle (par ex., capteurs, impression multi-matériaux)
– Création d’outils, par ex., avec des canaux de refroidissement intégrés
– Recyclage de matériaux traités (par ex., sous forme de filament, granulat ou poudre)
– Fourniture de pièces de rechange
– Réparation de pièces usées
– Production près du client pour des chaînes d’approvisionnement simplifiées, donc des coûts logistiques réduits, des délais de livraison plus courts et moins de frais de douane
Dans quels secteurs la fabrication additive promet-elle des avantages ?
En médecine et en technologie médicale, des solutions spécifiques aux patients sont principalement nécessaires. Que ce soit pour des modèles de planification chirurgicale, des implants, des prothèses et des guides de perçage associés, des orthèses, des appareils auditifs, des chaussures, des lunettes, des remplacements de peau ou même des médicaments, ceux-ci doivent toujours être adaptés au patient. Bon nombre de ces applications sont déjà fabriquées de manière additive sur le marché, parfois en grandes séries.
Dans l’aérospatiale et l’aviation, des composants durables et légers sont utilisés. Pour les satellites, des structures de support pour panneaux solaires sont nécessaires, et pour les avions, les réductions de poids conduisent à des économies de carburant.
Dans la production d’énergie et les véhicules de transport, les pièces s’usent. Par exemple, les pales de turbine ou les roues peuvent être rendues opérationnelles à nouveau grâce au soudage additif. Les pièces de moteur (par ex., stators magnétiques) peuvent également être optimisées en géométrie, améliorant considérablement l’efficacité de ces unités.
En recyclage, divers matériaux peuvent être traités pour une réutilisation. Des matières organiques comme les noyaux de fruits, le marc de café, les fibres ou les déchets de bois peuvent être utilisés sous forme de pellets ou de filament pour fabriquer des dispositifs, des matériaux d’emballage et d’autres biens de consommation.
Le secteur de la construction bénéficie également des avantages de la fabrication additive. Avec des mélanges de béton optimisés, des murs peuvent être construits couche par couche sans coffrage, prévoyant des cavités pour l’isolation et les services du bâtiment. De plus, les coffrages imprimés en 3D, souvent en plastique, permettent des formes de construction artistiques.
En électronique, des dissipateurs de chaleur de plus en plus délicats, des antennes RF hautement complexes, des moteurs et des circuits imprimés multicouches sont fabriqués de manière additive. De plus, des conducteurs et des capteurs sont directement imprimés sur des boîtiers ou des bandages flexibles et respectueux de la peau.
Enfin, l’impression 3D est également utilisée dans le secteur alimentaire. Les repas pour enfants et seniors peuvent être préparés en termes de forme, de couleur, de consistance et de mélange d’ingrédients selon les besoins. En outre, les chocolats peuvent être imprimés de manière artistique, par exemple pour des décorations de gâteaux.
Raisons du retard de la pénétration du marché
Pourquoi la fabrication additive n’a-t-elle pas rencontré un plus grand succès ? Le manque de personnel qualifié, l’ignorance des procédés d’impression 3D optimaux, la normalisation incomplète, la protection des données et des droits d’auteur, et surtout la réticence souvent existante à adopter de nouvelles choses et à contribuer ainsi au succès—tous ces facteurs retardent la percée de la fabrication additive.
La fabrication additive permet non seulement des caractéristiques uniques de produits, mais peut également générer des avantages de coût. Cependant, cela n’est possible qu’après l’analyse des problèmes au sein de l’entreprise. Les suggestions dérivées de cette analyse doivent être alignées avec les forces de l’impression 3D pour créer des solutions réussies.
Statut et développement de l’impression 3D en Suisse
Le Leading House AM Network, qui a été promu en tant que Réseau Thématique National (NTN) et en tant qu’Innovation Booster Additive Manufacturing (IBAM) par Innosuisse, a pu soutenir et faire avancer la pénétration de cette technologie en Suisse de 2017 à 2024.
Dans les premières années, le réseau AM a pu familiariser les parties intéressées avec la technologie et les informer sur les possibilités de l’impression 3D. Des conférences et des événements spécialisés plus importants ont permis la formation d’une communauté d’intérêt. En raison des avantages à peine perceptibles pour le client final, l’engouement dominant a diminué au cours des années suivantes. En même temps, d’autres technologies de fabrication AM pour diverses applications se sont établies dans le secteur professionnel (B2B). Cela a rendu l’entrée des PME suisses plus difficile. Des investissements de souvent plus d’un quart de million de CHF ne pouvaient donc pas être justifiés.
Divers prestataires de services d’impression 3D avec des années d’expérience ont permis aux entreprises de réaliser leurs projets, mais ont rencontré des difficultés pendant la pandémie de COVID-19. De plus, la réticence des PME envers cette nouvelle technologie n’a pas encore été complètement surmontée.
Conclusion
L’objectif de faire de l’impression 3D l’un des nombreux procédés de fabrication standard n’a pas encore été atteint. La complexité et la polyvalence ainsi que les technologies encore en rapide évolution continuent de poser des obstacles mais favorisent aussi des partenariats avec des prestataires de services spécialisés.
La réorientation vers des procédés de fabrication additive est un processus qui demande du temps. Cependant, dans un avenir proche, cette technologie innovante pénétrera de plus en plus le paysage manufacturier suisse et le façonnera durablement.
(Article publié pour la première fois dans le magazine spécialisé topsoft 24-2)