L’impression 3D : une technologie disruptive

imprimante 3D

Considérée comme le symbole d’une nouvelle ère industrielle, l’impression 3D se présente comme une option de plus en plus crédible face aux techniques de fabrication traditionnelles. Plus connu autrefois sous le nom de fabrication additive et réservé aux industriels sous la forme de grosses machines pour faire du prototypage rapide, ce procédé ne cesse de se démocratiser et d’étendre son champ d’applications.  Au regard des nombreuses interrogations que suscite cette technologie chez le grand public et les professionnels sur ses capacités et l’influence qu’elle pourrait avoir sur notre quotidien, nous allons tenter de clarifier ce sujet encore flou pour le plus grand nombre.

Imprimante 3D : une fabrication par superposition de couches

carbon technician

L’impression 3D est une technologie dont le principe de fonctionnement détonne tant il diffère de nos méthodes de fabrication traditionnelles formatives et soustractives. A la fois simple et novateur, celui-ci consiste à superposer des couches de matières selon les coordonnées transmises par un fichier 3D. Ce fichier qui correspond au modèle numérique de l’objet, est conçu à partir d’un logiciel CAO, d’un scanner 3D ou récupéré sur des plateformes spécialisées.

Le fonctionnement d’une imprimante 3D est finalement assez proche d’une imprimante classique à papier. Si la machine est également dotée de buses, la différence se situe notamment au niveau du consommable. Ici pas de cartouches d’encre mais des matériaux sous la forme de filaments plastiques (ABS, PLA…), de résines ou encore de poudres métalliques superposés et agglomérés selon différents procédés. Une méthode avec laquelle il est possible de matérialiser presque n’importe quelle idée en s’affranchissant de nombreuses contraintes techniques. De la prothèse de membre à la construction de maisons, le champ d’application est extrêmement large…

Fabrication additive : Vers une 4ème révolution industrielle ?

employee working on a metal additive manufacturing system

Si l’impression tridimensionnelle suscite autant d’intérêt et d’émulation, c’est pour sa capacité à changer radicalement notre manière de produire. Breveté pour la première fois dans les années 80, ce procédé à même de bouleverser notre industrie à l’instar du fordisme ou du taylorisme, a acquis ses lettres de noblesse avec le prototypage rapide.

Première version d’un produit, le prototype permet de tester et de valider ses fonctions et capacités mais aussi sa productibilité. Il s’agit d’un modèle produit en très petite quantité et susceptible de changer souvent de caractéristiques. De ce fait la fabrication d’un prototype comportent des coûts très élevés, la conception d’un moule étant très chère et les mauvaises surprises au démoulage n’étant pas rares. L’utilisation de technologies de fabrication additive telles que le FDM ou le frittage laser souvent employées pour ce genre de pièces, peut réduire jusqu’à 10 fois les coûts de fabrication par apport à des méthodes classiques.

prototypes-designed-by-3D-printing
La fabrication additive dont le principe consiste à superposer de la matière, s’oppose clairement aux techniques traditionnelles dites soustractives consistant au contraire à enlever de la matière (par fraisage, forage…) ou à la déformer (moulage). Une imprimante 3D est capable de sortir une pièce d’un seul bloc en supprimant les étapes d’assemblage, d’outillage et la main d’oeuvre nombreuse.

Par ailleurs imprimer en 3D nécessite de modéliser la pièce et cette modélisation permet justement de mieux visualiser et d’identifier d’éventuels défauts de conception. Bon nombre d’entreprises ont donc déjà adopté cette technologie pour économiser sur la conception de leurs modèles et accélérer les délais de production. Tous les domaines sont concernés, aussi bien l’aéronautique, l’architecture que la médecine ou encore la mode.

Vers une production de masse ?

toner cartridge

Ces dernières années l’impression 3D a considérablement évolué. Avec l’expiration successives des brevets et la baisse de coût des machines, ses applications se sont peu à peu tournées vers la fabrication de biens de consommation. A l’image de cette démocratisation, petites entreprises et particuliers ont désormais accès à cette technologie. Forte de ses multiples procédés et de la diversité grandissante de ses matériaux, l’impression 3D permet aujourd’hui de fabriquer un large éventail d’objets, allant du simple crochet à rideau en plastique à des pièces très critiques en métal pour l’aéronautique.

L’impression 3D tente à révolutionner notre manière de produire. Si plusieurs machines sont parfois nécessaires pour produire certaines pièces, l’imprimante 3D à cette capacité à produire une grande diversité d’objets. Une manière de réduire les coûts de production grâce au nombre réduit de machines et de main d’oeuvre, mais aussi l’assemblage simplifié voir même inexistant.

production line

L’imprimante 3D remet totalement en cause le concept même de chaîne de production et de logistique. Elle permet de produire en flux hyper-tendu, réduisant ainsi le stockage + le transport et donc tous les frais qui en découlent. Dans certains cas, la totalité de cette chaîne devient même obsolète. En effet, il « suffit » de modéliser ou télécharger un fichier 3D pour imprimer son objet, occultant ainsi toutes les étapes et les intermédiaires habituels. A l’avenir on pourrait donc très bien imaginer les industriels ne plus vendre leurs produits en grande surface, mais leurs fichiers numériques directement aux clients, se passant ainsi de toute la logistique traditionnelle.

Longtemps restreinte au prototypage, aux petites et moyennes séries, l’impression 3D arrive désormais à un point d’inflexion où la production devient plus rentable. 2018 pourrait ouvrir la voie à la production de masse, à l’image du dernier mascara de Chanel dont la brosse sera imprimée à une cadence de 1 million de pièces par mois.

Un outil incontournable de personnalisation

 

Plastic weapon made via 3d printers.

Le principal atout de la fabrication additive réside dans sa capacité de personnalisation qui autorise des objets uniques et sur-mesure. S’appuyant sur un modèle numérique, cette méthode de fabrication offre aux designers et industriels une plus grande souplesse de conception. Clients et consommateurs peuvent ainsi interagir plus facilement avec le fabricant, en y apportant leurs propres modifications selon leurs envies ou le cahier des charges.

Parmi les prestataires spécialisés, mentionnons notamment Sculpteo, un service d’impression 3D en ligne qui propose de personnaliser votre coque de téléphone portable en y imprimant votre propre visage ou même le relief d’un paysage. Cette faculté de personnalisation est exploitée par d’autres prestataires pour réaliser les figurines en 3D (voir photo ci-dessus).

À quel prix ?

price of a 3D printer

Le coût d’une imprimante 3D est de moins en mois prohibitif, et c’est encore plus vrai pour les machines de bureau grand public. Les leaders de ce marché que sont Creality, XYZprinting, Prusa ou encore Flashforge, proposent aujourd’hui des modèles entre 150 et 800 €. Le prix d’une imprimante 3D professionnelle est en revanche beaucoup plus variable, de 5 000 € pour l’entrée de gamme, jusqu’à 2 millions d’euros pour certains systèmes industriels utilisant des technologies à laser.

Comme tant d’autres technologies avant elle, l’impression 3D tente donc à devenir plus accessible aussi bien en terme de prix que d’utilisation. En attendant une éventuelle démocratisation grand public, elle promet de révolutionner une part importante de notre mode de production industriel.