Que fait l'impression 3D ?

L'impression 3D, c'est-à-dire la fabrication additive, est un procédé coûteux. Elle est surtout utilisée pour la création de prototypes, de composants spéciaux dans l'aéronautique et l'aérospatiale ou la technique médicale. De nouveaux procédés promettent désormais des coûts nettement plus bas et donc une percée dans la production de masse. Dans son étude "Advancements in Metal 3D-Printing", le cabinet de conseil Roland Berger explique le potentiel d'innovation dans le domaine de l'impression 3D métallique : "La fabrication additive n'est pas encore compétitive par rapport aux méthodes de fabrication conventionnelles dans la production de masse", explique Bernhard Langefeld, associé chez Roland Berger. "Nous ne pouvons pas nous attendre à de grands progrès de la part des technologies d'impression 3D établies : le marché attend le prochain grand saut d'innovation".

Impression 3D : où en est la Suisse ?

"En Suisse, quelques acteurs établis et nouveaux sont dans les starting-blocks pour profiter de la tendance de la fabrication additive. Mais la patience est encore de mise actuellement, ce qui n'est pas toujours le cas, surtout pour les entreprises cotées en bourse", explique Sven Siepen, Senior Partner et expert industriel chez Roland Berger à Zurich.

Le procédé le plus répandu actuellement est la "Powder Bed Fusion by Laser" (PBF-L). Pour ce faire, une pièce 3D est créée couche par couche avec une poudre fine comme support d'impression. Le PBF-L est utilisé par exemple pour des pièces complexes dans l'industrie aéronautique ou des prototypes. Les prix de cette technologie ont baissé ces dernières années et on s'attend à de nouvelles augmentations d'efficacité à deux chiffres d'ici 2020. Cependant, les coûts sont encore 15 à 60 fois plus élevés que ceux de la construction classique de pièces identiques.

De nombreuses nouvelles technologies sont dans les starting-blocks

Dans leur étude, les experts de Roland Berger se concentrent surtout sur les nouvelles méthodes de fabrication additive telles que le "Direct Energy Deposition" (DED), le "Material Jetting", l'"Extrusion de matériaux" ou le "Binder Jetting". Le DED consiste à créer des pièces tridimensionnelles par soudage par rechargement de fil ou de poudre. Le DED est par exemple un procédé courant pour les réparations. "Material Jetting" crée des objets métalliques similaires à une imprimante à jet d'encre en appliquant des gouttes de métal liquide. Dans le cas du procédé "Material Extrusion", la poudre de métal est intégrée dans un matériau liant, ce qui permet d'obtenir une tige ou une sorte de fil. Celui-ci est chauffé dans une buse, puis déposé couche par couche. Dans le cas du "Binder Jetting", le liant est ajouté à la couche supérieure du lit de poudre, de sorte qu'un composant est créé par la structure en couches. Dans les deux derniers procédés, on obtient une "pièce verte" qui doit être travaillée.

Beaucoup de ces nouveaux procédés sont encore en phase de développement, mais ils deviendront peu à peu plus pertinents dans les années à venir et assureront la croissance du marché des solutions de fabrication additive, car ils permettront notamment des productions à plus grande échelle. Les avantages de coûts qui en résultent par rapport au PBF-L peuvent être d'un facteur dix selon le procédé. "Pour l'instant, ces procédés innovants complètent les techniques d'impression 3D établies, mais à long terme, ils pourraient aussi les remplacer", prédit Langefeld. "Nous ne partons cependant pas du principe qu'une technologie s'imposera complètement et supplantera toutes les autres solutions. Comme nous le décrivons dans l'étude, l'avenir appartient à un mélange de différents procédés qui adressent chacun des profils d'exigences spécifiques en termes de propriétés des matériaux, de volumes de production et de coûts".

Les bonnes stratégies pour les technologies appropriées

La grande diversité des solutions innovantes offre de nouvelles options aux entreprises de production, mais les place également face à des défis. Afin d'analyser l'ensemble des possibilités et de les exploiter de manière ciblée, l'approche de projet suivante a fait ses preuves :

1. Développer la compréhension des solutions : Compte tenu de la complexité de l'environnement, les entreprises devraient d'abord acquérir une compréhension détaillée du paysage technologique.
2. Identifier les champs d'application : Grâce à ces connaissances, les entreprises peuvent analyser leur propre portefeuille de produits et vérifier si elles peuvent tirer profit des procédés d'impression 3D.
3. Regrouper les différents champs d'application : Afin d'obtenir une vue d'ensemble systématique, les différentes applications peuvent être classées en différents groupes. Pour chacun de ces groupes, les entreprises devraient ensuite développer des scénarios spécifiques.
4. Institutionnaliser le processus : L'analyse décrite ne doit pas être un exercice unique, mais est conçue comme un cycle. Ce n'est qu'ainsi qu'il est possible d'intégrer les améliorations et les nouveautés techniques.

"Le battage médiatique autour de l'impression 3D semble s'être quelque peu estompé, mais la recherche et le développement progressent rapidement. Les nouvelles technologies stimulent justement la concurrence en matière d'innovation entre les différents procédés. C'est pourquoi les fabricants de machines et d'installations devraient placer la fabrication additive en tête de leur agenda", résume Bernhard Langefeld.

Source : www.rolandberger.com