C’est en 1987 qu’est commercialisée la première imprimante 3D au monde. Cette nouvelle technologie a quasi immédiatement suscité l’enthousiasme auprès des technologues en raison de toutes les possibilités qu’elle offrait. Il pressentait que la fabrication additive déclencherait une véritable révolution dans de nombreux domaines tels que la fabrication bien sûr, mais aussi la construction ou encore la recherche scientifique.

Et force est de constater qu’ils n’avaient pas tort. Si leur prédiction s’est finalement révélée exacte, il aura tout de même fallu quelques années – ou, plus précisément, quelques décennies – pour que cette technologie prenne véritablement son essor.

Ce n’est en effet que dans les années 2020 que la fabrication additive a commencé à présenter un certain intérêt commercial sous l’impulsion de plusieurs avancées technologiques qui ont apporté toute une série d’avantages. Citons parmi ceux-ci :^[1]

• Un processus moins complexe grâce à des assemblages monoblocs.^[2]
• Une plus grande liberté de conception, davantage de flexibilité et un gain d’efficacité.
• Le raccourcissement des délais dans des applications telles que le développement de produits et la production en petite série.
• Une chaîne d’approvisionnement plus résiliente grâce à la production à la demande et à la production sur place.
• La réduction des coûts logistiques.
• Une plus grande durabilité et résilience opérationnelle.

Malgré ces avantages, l’impression 3D ne représente que 0,1 % du marché global de la fabrication.^[3] Le présent article de blog se penche sur l’évolution des technologies de fabrication additive dans tous les secteurs. Nous verrons aussi quels sont les défis que doit encore relever cette technologie et quelles sont les tendances qui se profilent dans ce domaine.

Dépasser des débuts difficiles

La fabrication additive présente un grand potentiel pour plusieurs industries, mais elle pose aussi un certain nombre de problèmes sur le plan de l’intégration. L’impression 3D est une technologie relativement coûteuse, en particulier dans ses applications pour le grand public. De plus, l’impression 3D a été à l’origine développée pour le prototypage et, de ce fait, la majorité des systèmes couramment disponibles dans le commerce ne sont pas adaptés à la fabrication en grande série, pas plus que les logiciels qui les accompagnent, ce qui n’est pas pour faciliter l’intégration de l’impression 3D dans les usines numériques.

La nature même de l’impression 3D fait du contrôle qualité une épreuve redoutable, car le moindre écart peut signifier la mise au rebut de l’impression toute entière. De nombreuses imprimantes 3D nécessitent également une connaissance pratique de la modélisation 3D. Sans compter que de nombreux modèles de CAO préétablis sont au mieux d’un niveau de qualité inacceptable, au pire totalement inutilisables.

Et pour ne rien arranger, le choix des matériaux utilisables pour la fabrication additive était jusqu’à récemment très restreint et se limitait essentiellement au plastique et à l’acide polylactique (PLA).^[4] Bien que l’industrie ait fait de grands progrès dans ce domaine au cours de ces dernières années, la gestion des poudres et des matériaux est toujours problématique.^[5]

Dans des secteurs tels que la construction, l’adoption de l’impression 3D ne se fait pas sans peine, car les procédures de test de conformité aux normes des matériaux de construction sont extrêmement longues. Faire approuver ces matériaux est donc une procédure longue et coûteuse et c’est ce qui a freiné l’enthousiasme du secteur pour cette technologie alors même qu’elle dispose de toutes les capacités et de l’expertise en conception requises pour en faire usage.

Où en est le marché de la fabrication additive aujourd’hui ?

Alors que pour la plus grande partie de son existence, la fabrication additive est restée confinée aux domaines d’application du prototypage et de l’outillage, il se pourrait que 2024 soit enfin l’année du changement. Grâce aux récentes avancées technologiques, la fabrication additive présente désormais de nouveaux avantages :^[6]

• Un coût moins prohibitif avec l’arrivée sur le marché d’imprimantes milieu de gamme abordables.
• Un gain notable de temps de fabrication et de précision grâce aux améliorations apportées aux logicielles et à la mise au point d’extrudeuses et de lasers plus efficaces.
• Une technologie plus accessible sur le plan technique en combinant la formation au développement de l’écosystème.
• Une technologie davantage orientée sur l’utilisation de matériaux durables.
• Une technologie davantage tournée vers la consolidation du marché, la collaboration et la production en série.
• Une technologie qui s’adapte de plus en plus à la production de masse et aux applications à grand volume.

Outre ces avancées, plusieurs tendances bouleversent et refondent le secteur de la fabrication additive (voir tableau 1).

Tableau 1 : les tendances émergentes qui façonnent l’avenir de la fabrication additive (Source : 3D Universe)^[7]

L’innovation dans l’impression

Grâce à ces nouvelles tendances, mais aussi aux innovations technologiques et au perfectionnement des équipements de fabrication additive, l’impression 3D a connu plusieurs nouvelles applications étonnantes dans de multiples secteurs et marchés verticaux.^[8]

La bio-impression et autres innovations

Début 2024, des chirurgiens coréens ont réalisé la première transplantation d’un organe créé par impression 3D, à savoir une trachée entièrement créée à partir de cellules souches.^[9] Mais l’impression d’organes n’est qu’un début. À terme, la bio-impression pourrait être utilisée pour fabriquer aussi bien des dents que des cellules musculaires et des os, voire des membres entiers.^[10]

En plus de ses applications chirurgicales et réparatrices, la fabrication additive offre aussi la possibilité de fabriquer sur place d’autres dispositifs médicaux comme des instruments chirurgicaux, des équipements dentaires et des moules. Ce mode de production s’avère intéressant pour fournir des équipements d’urgence aux zones sinistrées. Les pharmacies constituent un autre débouché. Elles pourraient « imprimer » elles-mêmes certains médicaments lorsque le flux d’approvisionnement est tendu.^[11]

Modéliser le passé

L’impression 3D, en particulier si elle est combinée à une intelligence artificielle générative, pourra participer à un large éventail de tâches de reconstruction, depuis des os humains jusqu’à des villes entières. Scientifiques et experts médico-légaux pourraient s’appuyer sur cette technologie pour la recherche de preuves, mais aussi pour produire une reconstitution physique précise de scènes de crime. De leur côté, les archéologues et les anthropologues pourraient tirer parti de la fabrication additive pour en apprendre davantage sur d'anciens animaux, peuples, villes et civilisations.

Soutenir la chaîne d’approvisionnement du futur

Les imprimantes sont de plus en plus sophistiquées et il n’est pas à exclure que nous voyions prochainement des biens de consommation être imprimés sur mesure et à la commande, ce qui permet un niveau de personnalisation jamais atteint auparavant.

La tête dans les étoiles

Imaginez que l’on équipe chaque véhicule spatial d’une imprimante 3D. Celle-ci permettrait de créer à la demande tous les objets dont les occupants ont besoin. La présence d’une seule machine permettrait alors de réduire drastiquement le volume de fournitures à emporter et simplifierait considérablement la logistique dans le cadre de l’exploration spatiale. La fabrication additive pourrait même être utilisée pour construire des bases sur d’autres astres et même pour la terraformation.^[12]

Adoption de la fabrication hybride

Il est peu probable que la fabrication additive remplace un jour la production traditionnelle. Et d’ailleurs, à quoi bon ? Les nouveaux cas d’utilisation de cette technologie sont convaincants et les avantages qu’elle peut apporter à divers secteurs tels que l’automobile, l’aérospatiale et la construction ne sont plus à démontrer.

En revanche, nous pourrions bientôt être les témoins d’une large adoption par les entreprises d’un mode de fabrication hybride. Elles continueraient d’utiliser les techniques de fabrication traditionnelles pour une production de masse, mais en s’appuyant en même temps sur les techniques de fabrication additive pour personnaliser les produits et ainsi repousser les limites de ce qui était jusqu’ici réalisable.

Sources

[1] What is additive manufacturing? History and benefits. Consulté en juillet 2024. https://triditive.com/what-is-additive-manufacturing-history-and-benefits/.
[2] Padasak, Zachery. Top 10 Advantages and Disadvantages of Additive Manufacturing, 5 octobre 2022. https://www.alphaprecisionpm.com/blog/top-10-advantages-and-disadvantages-of-using-additive-manufacturing.
[3] Vinoski, Jim. The Case For Bullishness On 3D Printing, 18 mars 2024. https://www.forbes.com/sites/jimvinoski/2024/03/18/the-case-for-bullishness-on-3d-printing/.
[4] 3 Things That Are Holding Back 3D Printing Technology, 22 mai 2022. https://lasertekservices.com/blogs/default-blog/3-things-that-are-holding-back-3d-printing-technology.
[5] Peels, Joris. RIP 3D Printing: 1987 – 2023, Complexity is Expensive, 13 octobre 2023. https://3dprint.com/304204/rip-3d-printing-1987-2023-complexity-is-expensive-d/.
[6] Petch, Michael. 3D PRINTING TRENDS FOR 2024 – INDUSTRY EXPERT ANALYSIS ON WHAT TO WATCH THIS YEAR, 1er février 2024. https://3dprintingindustry.com/news/3d-printing-trends-for-2024-industry-expert-analysis-on-what-to-watch-this-year-228030/.
[7] 2024 3D PRINTING TRENDS TO WATCH FOR, 4 janvier 2024. https://shop3duniverse.com/blogs/digital-fabrication-in-the-news/2024-3d-printing-trends-to-watch-for.
[8] 25 (Unexpected) 3D Printing Use Cases. Consulté le 19 juillet 2024. https://formlabs.com/blog/25-unexpected-3d-printing-use-cases/.
[9] 3 Things That Are Holding Back 3D Printing Technology, 22 mai 2022. https://lasertekservices.com/blogs/default-blog/3-things-that-are-holding-back-3d-printing-technology.
[10] Future technology: 22 ideas about to change our world, 7 juillet 2023. https://www.sciencefocus.com/future-technology/future-technology-22-ideas-about-to-change-our-world.
[11] Mesko, PhD, Dr. Bertalan. The Future of 3D Printing Drugs In Pharmacies Is Closer Than You Think, 9 août 2022. https://medicalfuturist.com/future-3d-printing-drugs-pharmacies-closer-think/.
[12] Floreano, Dario, and Nicola Nosengo. The Plant-Inspired Robots That Could Colonize Mars, 9 juillet 2024. https://thereader.mitpress.mit.edu/the-plant-inspired-robots-that-could-colonize-mars/.