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Quelles sont les tendances des matériaux en fabrication additive ?

Publié le 6 décembre 2021 par Mélanie W.
matériaux fabrication additive

Le cabinet d’études IDTechX a récemment publié un nouveau rapport qui se penche sur les micro-tendances des matériaux de la fabrication additive en 2022. Les matériaux sont une composante clé du marché, marché qui a été fortement impacté par la crise sanitaire et qui commence à reprendre sa croissance. L’étude en question revient sur 4 familles de matériaux à savoir les polymères, les métaux, les céramiques et les composites. Pour chacune de ces familles, IDTechX dresse quelques prévisions comme l’importance accrue de la durabilité sur le segment des polymères ou la place des procédés d’extrusion en impression 3D métal. Une chose est sûre, les innovations en termes de matériaux vont mener le secteur de la fabrication additive à son apogée et continueront de nous surprendre !

Même si le marché de la fabrication additive a été affaibli par la crise de la COVID-19 – comme la quasi totalité des marchés dans le monde – il a su tirer son épingle du jeu et démontrer ses atouts. Cela a également permis à certains acteurs de travailler sur des développements de fond plus longs et de repenser leur façon de travailler. On pense exemple à la relocalisation de la production qui a poussé plusieurs entreprises vers l’utilisation de ressources locales, vers des circuits courts, vers des solutions plus respectueuses de l’environnement. Sur le marché des polymères, cet aspect durable est de plus en plus fort.

La poudre Bluesint PA12 est 100% recyclable (crédits photo : Materialise)

Polymères et métaux : vers la durabilité et l’accessibilité

Les fabricants de matériaux cherchent aujourd’hui à produire des filaments, résines ou poudres à partir de matières naturelles, de matières renouvelables à l’inverse du pétrole ; les utilisateurs veulent quant à eux fabriquer des pièces qui puissent être recyclées ou au moins réutilisées et qui aient une empreinte carbone moins forte. C’est un sujet que nous mettions en avant suite au Formnext 2021 : les entreprises de l’impression 3D se mobilisent de plus en plus vers cette question de la durabilité et souhaitent agir dès aujourd’hui. IDTechX souligne le fait que cette tendance est particulièrement renforcée sur le segment des polymères. Les nouveaux plastiques du marché sont, selon le rapport, de plus en plus écologiques, basés sur des ressources naturelles ou encore sur des matières recyclées. On pense au partenariat entre UBQ Materials et Plastics App qui a donné naissance à un filament issu des déchets techniques de production des entreprises, ou encore au matériau 100% biodégradable NonOilen de Fillamentum.

Bien évidemment, le marché des polymères ne s’arrête pas aux filaments ; plusieurs initiatives ont vu le jour sur le segment des poudres. Les fabricants cherchent à améliorer sans cesse le taux de refresh de leurs poudres, mais aussi à développer des plastiques qui puissent être recyclés. Encore faut-il avoir une filière de recyclage dédiée dans chaque pays – c’est un autre défi. On peut ici citer le Bluesint PA12, une poudre recyclable à 100%, imaginée par Materialise ; mais aussi le PP 3D High Reusability, un polypropylène développé par le chimiste BASF en partenariat avec HP. Ce besoin de trouver des solutions plus durables est net et c’est une tendance qui se renforcera très certainement ces prochaines années – on ne parle pas ici d’un avenir lointain mais bien des 5 prochaines années. La prise de conscience est réelle et plus que jamais, les acteurs de la fabrication additive se mobilisent et veulent agir.

Si on s’intéresse maintenant aux métaux, l’étude de IDTechX souligne la montée en puissance de la technologie FFF, inspirée du moulage par injection métallique (MIM). Il permet de fabriquer une pièce en métal en trois étapes : impression, déliantage et frittage. Le principal avantage de ce procédé reste son coût relativement plus faible comparé aux solutions de fusion laser sur lit de poudre équipées d’un ou plusieurs lasers, voire d’un faisceau d’électrons. Le nombre de fabricants qui se positionnent désormais sur ce marché est croissant : Desktop Metal, Markforged mais aussi plus récemment 3DGence avec sa gamme Element, BCN3D avec son pack spécial ou encore la startup FuseLab. D’ailleurs, certains d’entre eux cherchent à simplifier davantage ce procédé en supprimant l’étape de déliantage. Un développement à suivre de près.

De plus en plus de filaments métal sont disponibles sur le marché (crédits photo : BASF)

La croissance de la céramique et des composites

Le rapport de IDTechX met en lumière l’expansion des céramiques en fabrication additive, un point déjà abordé par le cabinet dans une autre de ses études : il affirmait en effet que le marché de la céramique représenterait une valeur de 400 millions de dollars d’ici 2032, soit 7 fois plus que maintenant. Cette croissance peut s’expliquer par le développement de nouveaux matériaux et ce par trois types d’acteurs différents. Tout d’abord, le rapport souligne que certains fabricants se lancent pour la première fois sur ce créneau. Ensuite, les chimistes s’intéressent de plus en plus aux céramiques et commencent à proposer des solutions dédiées. Enfin, la signature de partenariats stratégiques permet d’élargir le champ des possibles et permet d’imaginer de nouveaux matériaux pour la fabrication additive céramique. Tout comme les métaux, il s’agit là d’un point à suivre de près !

Enfin, côté composites, le constat est assez similaire : c’est par le rapprochement entre plusieurs acteurs du secteur que ce segment croît. A titre d’exemple, on peut citer Solvay et 9T Labs qui ont signé un partenariat pour créer un portefeuille de matériaux adaptés à la solution d’impression de 9T Labs – en l’occurence du PEEK, du polyamide et du PPS, renforcés en fibres de carbone. La fabrication additive composite en est en tout cas à ses débuts et l’avenir réserve très certainement de beaux projets pour tous les utilisateurs de la technologie ! Vous pouvez retrouver plus d’informations dans le communiqué de presse officiel de IDTechX ICI.

*Crédits photo de couverture : Marina_Skoropadskaya

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