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Pourquoi l’impression 3D ?

Publié le 23 juillet 2018 par Alex M.
avantages de l'impression 3d

Pourquoi avoir recours à l’impression 3D ? Une question dont la réponse pourrait paraître évidente tant les médias, les entreprises mais aussi le grand public semblent associer cette technologie à la 4ème révolution industrielle, avec des acteurs toujours plus nombreux à l’intégrer et des applications chaque jour plus originales dans des secteurs aussi variés que l’aéronautique, le médical ou la joaillerie.

Mais dans quelles mesures une entreprise devrait-elle l’inclure dans son processus de fabrication ? Que peut-elle réellement en tirer ? Afin de bien comprendre les véritables enjeux derrière cette technologie, nous avons voulu expliquer dans des termes simples les avantages de l’impression 3D.

1. Un coût réduit pour les petites séries

Le premier point qui nous vient en tête dès lors que l’on parle d’impression 3D est l’aspect économique. En nécessitant par définition une quantité restreinte de matériau en comparaison aux technologies soustractives (comme l’usinage qui vient dégrossir un bloc de bois et créer des déchets de production), en simplifiant l’assemblage de pièces complexes mais aussi en raccourcissant toute la chaîne logistique, l’impression 3D offre un coût de production réduit par rapport à d’autres méthodes traditionnelles de fabrication.

Par ailleurs, la fabrication additive (l’autre nom de l’impression 3D) implique un coût de production unitaire constant, avec comme conséquence des économies d’échelle quasi-nulles. Bien que ce dernier point pourrait s’apparenter à un inconvénient, il suppose également que certaines entreprises choisiront en priorité cette technologie pour réaliser des pièces personnalisées ou en petites séries dès lors que la production ne dépasse pas une certaine quantité.

avantages de l'impression 3d

Le graphique ci-dessus illustre ainsi le coût de production lié à l’impression 3D en comparaison aux méthodes traditionnelles en fonction du volume d’unités souhaitées. Grâce à l’impression 3D, une entreprise n’est plus obligée de concevoir un produit en grande quantité pour gagner en rentabilité. La technologie permet de fabriquer des pièces uniques ou en faible quantité profitablement, offrant un pari moins risqué aux startups et PME souhaitant se lancer sur de nouveaux marchés.

2. Un processus de fabrication rapide

Bien que l’impression 3D d’une pièce peut prendre de longues heures, elle reste une méthode de fabrication relativement rapide si l’on regarde les bénéfices de son intégration au sein du cycle complet de la vie d’un produit, permettant de réduire de plusieurs mois à quelques jours seulement son lancement sur le marché.

En internalisant la technologie, une entreprise pourra rapidement concevoir différentes versions d’un prototype plutôt que de passer par un prestataire et attendre plusieurs jours l’obtention d’une nouvelle itération de son concept. Bien sûr, cette intégration a un coût, mais elle permet finalement de gagner en agilité sur tout la phase de conception et au final d’accélérer la mise sur le marché du produit. Une tendance qui a d’ailleurs donné naissance au concept de « Rapid Manufacturing » ou « Prototypage Rapide » en français, l’un des premiers noms donné à l’impression 3D dans les années 90.

avantages de l'impression 3d

L’impression 3D offre une plus grande agilité lors de la phase de prototypage

« La fabrication additive permet de tester des innovations très rapidement et à moindre coût. Nous ne sommes plus dans une gestion de projet type « Waterfall », c’est-à-dire où tout est planifié à l’avance, avec immanquablement son lot d’imprévus qui viennent tout remettre en question, mais dans une approche itérative beaucoup plus agile. » Théophile Guettier, spécialiste fabrication additive chez Bosch

D’autres spécificités de la technologie contribuent également à en faire une technique « rapide », comme la possibilité d’imprimer simultanément plusieurs objets très variés sur le même plateau d’impression, comme une maquette d’architecture, un scan anatomique d’un patient et une pièce d’outillage, mais aussi l’idée de pouvoir créer un modèle fonctionnel ou complexe en une seule étape, évitant alors des étapes d’assemblage chronophages.

3. Une plus grande liberté de design

Un autre des avantages de l’impression 3D à souligner est la possibilité d’imprimer des pièces d’une grande complexité géométrique. Des formes qui étaient jusqu’alors impensables à réaliser avec des méthodes classiques ne sont désormais qu’un jeu d’enfant pour n’importe quelle imprimante 3D.

Plus besoin de s’adapter aux contraintes techniques de l’outil de fabrication pour concevoir son modèle 3D, c’est un nouveau champ des possibles pour les designers et autres modeleurs 3D qui peuvent désormais imaginer tous les dessins qui leur passent par la tête comme des pièces enchevêtrées, des coffrages sans assemblage, ou des mailles inspirées de la nature. Une opportunité technologique qui a d’ailleurs vu l’émergence de nouvelles méthodes de conception 3D.

avantages de l'impression 3d

Un exemple de design optimisé topologiquement avec à la clef une réduction du poids

Parmi ces nouvelles techniques, on retrouve ainsi les logiciels d’optimisation topologique, permettant comme leur nom l’indique d’optimiser le dessin d’une pièce en fonction des contraintes mécaniques qui lui sont propres. L’objectif ? Réduire le surplus de matière pour diminuer les coûts de production et d’utilisation. Un critère qui prend tout son sens pour des applications dont le poids a une importance capitale comme dans le secteur aérospatial ou la course automobile.

D’autres concepts, tel que le design génératif qui repose notamment sur le bio-mimétisme, ou la création de structures lattices visant à renforcer des pièces en recourant à des maillages légers et très solides, participent également à la révolution du design initié par le développement de l’impression 3D.

Parmi les pionniers de ce mouvement, on retrouve des entreprises comme Airbus avec un concept d’avion au design bionique, XtreeE avec la construction d’un pavillon en béton inspiré de la nature ou le studio américain Nervous System dans le domaine de la joaillerie. Initialement conçu sur ordinateur, chaque bijou du studio est unique, personnalisé et ressemblant à s’y méprendre à des coraux.

avantages de l'impression 3d

Les bijoux du studio américain Nervous Systems inspirés par la nature

4. L’avènement de la production à la demande

Un dernier point remarquable concerne la digitalisation des catalogues des industriels. D’ici quelques années, les produits ne pourraient se résumer qu’à de simples fichiers numériques avec l’objectif final d’en finir avec la gestion des stocks. Une tendance confirmée par l’étude réalisée par le centre de recherche finlandais VTT qui expliquait qu’au moins 5% des pièces détachées pourraient d’ores et déjà être numérisées et imprimées en 3D.

De grands groupes comme Boeing, SEB, Volvo ou Volkswagen se lancent dans des initiatives de ce genre afin d’offrir la possibilité à leurs clients d’accéder à des versions numériques de leur catalogue de pièces. D’autres initiatives comme celle de Boulanger veulent proposer aux particuliers de télécharger directement un composant défectueux de leur appareil électroménager, surfant ainsi sur la lutte contre l’obsolescence programmée.

Plus globalement, c’est l’émergence de la production à la demande, impulsée par le développement d’internet et formalisée par les derniers progrès de l’impression 3D qui voit le jour. Chaque commande d’une pièce imprimée en 3D fonctionne en flux tendus. À la clef, des changements profonds de la supply chain de nombreuses industries. Elle ouvre par exemple la voie à la customisation de masse de nombreux biens de consommation, que ce soit des jouets, des chaussures, de la lingerie ou des écouteurs, les exemples ne manquent plus. Des dizaines de startups l’ont bien compris et se lancent à moindres coûts. Comme lors des révolutions des secteurs de la musique et du cinéma, les géants du secteur devront rapidement s’adapter sous peine de laisser leur place aux jeunes pousses de l’impression 3D.

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La plateforme Happy3D de Boulanger offre la possibilité à ses clients d’imprimer en 3D des pièces de rechange

Pour aller plus loin, on vous invite à lire les écrits de Thierry Rayna, professeur à l’École polytechnique qui s’intéresse depuis plusieurs années aux impacts de l’impression 3D sur les modèles économiques des entreprises. Un de ses papiers intitulés « La révolution industrielle de l’impression 3D aura-t-elle lieu ? », qui est à l’origine de notre article, résume ainsi les 3 raisons qui devraient pousser une entreprise à recourir à cette technologie : « lorsqu’il y a urgence, lorsque que le volume de production est faible ou lorsque la forme de l’objet est telle qu’il ne peut pas être fabriqué au moyen d’autres technologies ». Il conclut finalement en conseillant d’étudier les synergies potentielles entre l’impression 3D et d’autres technologies innovantes comme les objets connectés, le bio-mimétisme ou la Big Data afin d’élargir davantage le spectre des applications.

Et vous, comment utilisez-vous l’impression 3D ? Pour quelles raisons ? Partagez votre opinion dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.

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