L’impression 3D : une technologie disruptive

imprimante 3D de bureau Leapfrog

Si pendant longtemps scientifiques et particuliers ont rêvé d’une machine capable de dupliquer et fabriquer n’importe quel objet, ce fantasme tente aujourd’hui à devenir réalité grâce à l’imprimante 3D. Technologie à caractère disruptif, l’impression 3D ou tridimensionnelle est une technique de fabrication révolutionnaire à même de remettre totalement en cause notre manière de produire et de consommer.

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 tente à se démocratiser avec des capacités de reproduction et de création étonnantes. Si l’imprimante 3D est sûrement l’innovation technologique de ce siècle, chacun s’interroge sur le fonctionnement de ce nouvel appareil et l’influence qu’il pourrait avoir sur notre quotidien. Nous allons tenter de clarifier ici ce sujet encore flou pour le plus grand nombre.

Imprimante 3D : Quand la fiction devient réalité

technicien carbon

L’impression 3D est une technologie de pointe bien réelle dont le procédé détonne tant il diffère de nos méthodes de fabrication traditionnelles. A la fois simple et novatrice, cette technique additive 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 quelques clics, en s’affranchissant de nombreuses contraintes techniques. De la simple coque d’iphone à la construction de maisons, le champ d’application est extrêmement large…

Fabrication additive : Vers une 4ème révolution industrielle ?

employé travaillant sur un système de fabrication additive métal

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 en fait 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. La fabrication additive et précisément la stéréolithographie ou le frittage laser souvent employés pour ce genre de pièces, sont des procédés qui permettent de réduire ces coûts jusqu’à 10 fois.

prototypes-conçus-par-impression-3D

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 ?

cartouche toner

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.

chaine de fabrication

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

Arme en plastique fabriquée via imprimantes 3d.

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.

A titre d’exemple, certaines plateformes de services en ligne d’impression 3D comme Sculpteo, proposent de personnaliser votre coque de téléphone portable en y imprimant votre propre visage ou même le relief d’un paysage. Cette formidable faculté de personnalisation est exploitée par d’autres prestataires qui se sont spécialisés dans les figurines imprimés en 3D (voir photo ci-dessus).

A quel prix ?

prix d'une imprimante 3D

Le coût d’une imprimante 3D est de moins en mois prohibitif. A titre d’exemple, XYZprinting, Makerbot, 3D Systems ou encore M3D qui sont actuellement les fabricants leaders sur ce marché, proposent des machines grand public allant de 400 € à 4000 € selon les modèles. Le prix des imprimantes professionnelles sont eux beaucoup plus variables, de 5000 € jusqu’à 2 millions d’euros pour certains systèmes industriels à fusion laser.

Comme tant d’autres technologies avant elle, l’imprimante 3D tente donc à devenir plus accessible aussi bien en terme de coût que de fonctionnement. Qui sait, à l’avenir cette machine deviendra peut-être aussi banale que nos robots ménagers ou nos ordinateurs… En attendant une démocratisation grand public, l’impression 3D promet de révolutionner une part importante de notre mode de production industriel.