L’impression 3D industrielle ou fabrication addtitive est également l’une des technologies-clé de la révolution industrielle 4.0. Mais, contrairement à l’IA, l’internet industrielle des objets, les plates-formes, la robotique et les véhicules autonomes, la fabrication additive ne repose pas sur l’intégration et le levier mutuel de technologies préexistantes, mais plutôt sur une nouvelle technologie indépendante.
L’impression 3D industrielle est caractérisée par être une technologie véritablement disruptive, ce qui signifie qu’une fois qu’un certain degré de maturité technologique et de rentabilité est atteint, l’impression 3D a le potentiel de modifier des modes de conception, de développement, de production, de transport, de consommation acceptés et bien établis. Avec l’impression 3D, la production peut être réalisée dans des micro-usines plus proches de l’acheteur et le transport est concentré sur les matières premières pour les longues distances et le produit fini dans un rayon court.
IMPRESSION 3D, DÉFINITION
L’impression 3D est le processus de construction additive des produits, couche par couche, au lieu de méthodes de fabrication traditionnelles, telles que le formage à la presse ou le moulage. L’impression 3D utilise des représentations géométriques précises, telles que des modèles CAO et 3D numériques, une technologie de modélisation avancée et l’ajout automatisé de molécules liquides ou de grains de poudre principalement de plastique et de métal, fusionnés ensemble grâce à une variété croissante de techniques de stratification.
L’impression 3D a commencé dans les années 1980 avec une technologie à base de polymères appelée prototypage rapide. Dans ce processus, l’objectif était de construire un projet d’une pièce particulière avant d’investir dans la création d’un moule coûteux pour une ligne de production.
FABRICATION ADDITIVE, DÉFINITION
La fabrication additive (FA) est un concept plus large. Cela comprend tout d’abord les processus de conception de modèles 3D et de transfert de données qui nécessitent des innovations constantes en matière de conception assistée par ordinateur et de puissance de calcul. La FA comprend aussi des processus post-impression d’enlèvement de matière et de finition d’objets, ainsi que de réinitialisation de l’imprimante, étape qui peut encore être grandement améliorée avec des normes d’automatisation et de certification supplémentaires.
FABRICATION ADDITIVE, ÉVOLUTION ET AVANTAGES
L’expansion actuelle de la FA devrait se poursuivre en raison de l’augmentation constante des matériaux pouvant être manipulés. Une large gamme de nouveaux plastiques a déjà été développée, ainsi que des techniques et des imprimantes capables d’utiliser la céramique, le verre, le ciment et même des matériaux avancés comme le graphène. L’impression 3D peut également gérer les aliments, les cellules vivantes et les tissus humains.
La fabrication additive a déjà commencé à être économiquement rentable pour la production sur mesure, à court terme qui complète la production industrielle de masse commune. La fabrication en masse actuelle repose sur des équipements et des processus qui génèrent des économies d’échelle, de sorte que plus la production est gran, plus le coût unitaire d’un article est bas.
L’efficacité de la production de masse présente l’inconvénient d’une personnalisation inexistante ou limitée. Les articles dont la demande est limitée comment des pièces de rechange sont produits en petits lots à des coûts plus élevés ou simplement ne sont pas produits à l’échelle industrielle. Cela génère une demande non satisfaite, ainsi qu’un comportement du client enclin à la substitution plutôt qu’à la maintenance. La fabrication additive est déjà économiquement efficace dans le prototypage rapide, la fabrication de pièces et de composants hautement spécialisés, la biotechnologie et les produits spécialisés difficiles ou coûteux à obtenir par la production de masse.
La FA produit déjà du prototypage rapide et la production de pièces de rechange et des produits difficiles ou coûteux à obtenir, grâce à la production de masse. Quelques exemples d’utilisations actuelles sont la réparation de têtes brûlantes dans les turbines à gaz avec une réduction de temps de 44 à 4 semaines, les buses de carburant 25 % plus légères et cinq fois plus durables, les supports métalliques pour l’industrie aérospatiale avec une réduction de 50 % du poids des filtres industriels, des appareils auditifs, outils de santé et prothèses.
L’avancement de l’impression industrielle 3D dépend du développement de nouveaux matériaux pouvant être utilisés de manière additive.Il est prévu qu’au fur et à mesure que la création de nouveaux matériaux susceptibles d’être utilisés de manière additive avance, leur utilisation s’étendra progressivement jusqu’à atteindre un point où leur application est compensée non seulement pour économiser les coûts de fabrication mais surtout en réduisant drastiquement les coûts de transport et de stockage.
De plus, une fois que la FA atteindra un niveau d’efficacité suffisant, elle abordera progressivement les coûts et les limites du transport et du stockage. La fabrication industrielle actuelle produit, dans des emplacements centralisés, de grands volumes qui nécessitent des coûts de stockage et d’entreposage, d’inventaire et de transport. En effet, la FA peut être réalisée en petits lots ou même en unités uniques, à proximité de l’endroit où se trouve l’utilisateur final et même dans les locaux de l’utilisateur.
Analyse du CETMO 2021, adaptée de McKinsey & Company (1)
Compte tenu de ces facteurs, il est clair que la FA pourrait avoir de vastes implications commerciales et entraîner des économies substantielles dans des domaines, tels que la recherche, le développement, les tests et la production de produits, l’emballage, le stockage ainsi que changer complètement l’expédition, le transport et la chaîne de valeur globale.
La FA offre au transport de passagers des opportunités de création de valeur dans la fourniture de pièces ce qui concerne le transport de marchandises et la logistique, la FA représente moins une opportunité et davantage une menace potentielle, car tout le concept de transport et de distribution des produits pourrait être complètement modifié.
L’impression 3D est aussi la moins mature de toutes les technologies clés présentées. Les applications industrielles ont déjà commencé, mais sont encore limitées. Nous vous suggérons, compte tenu de ses possibilités d’innovation, de rupture et de création de valeur, de se tenir informé de son évolution au cours des 5 à 10 prochaines années.
EFFETS DE LA FABRICATION ADDITIVE SUR LA DISPARITÉ
Le potentiel innovant de la FA génère également des opportunités importantes pour les pays en développement. En effet, grâce à la FA, une seule machine peut produire toute une gamme de produits, ce qui pourrait conduire à des usines polyvalentes, élargissant la fabrication à des zones sans ou limitée base industrielle préexistante. Elle offre, en outre, la possibilité de fabriquer des produits personnalisés avec juste une fraction de l’investissement requis pour une usine traditionnelle, comme cela a été le cas en Inde pour la construction de pièces automobiles.
De plus, la conception 3D, derrière la FA et les applications d’impression, peut être transférée via Internet, supprimant ainsi les barrières technologiques et facilitant l’innovation, la créativité, la décentralisation et la démocratisation de la production, tout en faisant de la conception et de la modélisation les activités à plus forte valeur ajoutée.
La FA a prouvé son potentiel pour une fabrication plus durable et plus économe en ressources, en raison de sa capacité à produire des produits plus légers et plus durables, avec moins de matériau utilisé par unité et également avec beaucoup moins de gaspillage de matériau, au point qu’on estime que d’ici 2050, la consommation d’énergie dans le monde pourrait diminuer de 27 % (2).
La fabrication additive n’est pas encore une technologie mature pour une utilisation généralisée, mais elle progresse rapidement avec des nouveaus usages industriels et commerciaux. Ce qui fait FA mérite d’être suivie, ce sont ses effets potentiels énormes sur la production, le transport, la consommation et la capacité de réinitialiser des économies entières et de générer de nouvelles façons de créer une croissance économique et sociale dans tous les types de pays.
Références:
- McKinsey & Company. Ashutosh, Hastings, Murnane, Neuhaus, Automation in Logistics: Big Opportunity, Bigger Uncertainty, 2019. link
- The Economist Intelligence Unit, 2018.
FABRICATION ADDITIVE, EFFETS SUR LE TRANSPORT ET LA LOGISTIQUE
L’impression 3D industrielle, ajoutée par le progrès des nouveaux matériaux, peut représenter une véritable nouvelle forme de production industrielle, réduisant considérablement le besoin de transport de marchandises, modifiant ainsi les modes d’expédition et les relations commerciales entre les fournisseurs et les clients. Elle peut également changer complètement la distribution et la vente au détail de certains types de produits.
En outre, ces nouvelles formes de production plus décentralisées rendront probablement la localisation des entreprises moins pertinente et assureront l’indépendance vis-à-vis des fournisseurs. L’impression 3D avec son immédiateté, sa réactivité accrue et ses possibilités de personnalisation peut également générer une plus grande satisfaction-client, ainsi que de nouveaux besoins-client et de nouveaux services pour les satisfaire.
Transport de Marchandises
Production et logistique partiellement calibrées : pour de nombreuses catégories de produits, certaines parties du cycle de production « juste à temps » peuvent être réalisées dans des centres de distribution ou par étapes après l’origine (usine), même à proximité de, ou chez le client, grâce à la possibilité de générer des pièces, des pièces de rechange, etc. à toute étape du cycle (y compris le transport). Le transport commencera sans devoir attendre de gros lots, ce qui réduira le délai de livraison total.
Intégration de la production pendant le transport maritime : dans le cas du transport maritime, la production de certains produits peut avoir lieu au cours du voyage lui-même (produits du cycle de production qui nécessitent beaucoup de vitesse, ou qui aident à réduire le temps de production pour réduire le temps total du cycle complet du produit). La conception du produit et l’ensemble de son cycle de production seront modifiés, afin que le transport soit une partie liée à la production.
Nouveaux types d’accords commerciaux et de services après-vente. La possibilité d’une production 3D à l’échelle industrielle, près de chez le client ou dans ses locaux, ouvrira la porte à des accords séparés pour la production totale et partielle, l’approvisionnement en matières premières, le support technique et les brevets.
Réduction des expéditions urgentes générées par le manque de pièces de rechange, ou de pièces très urgentes, en raison d’une production personnalisée rapide en interne ou à proximité.
Transport de Passagers
Changement et nouveaux rôles : les opérateurs seront en mesure de fabriquer eux-mêmes la plupart des équipements nécessaires sur place et à proximité. Les fabricants peuvent également continuer à fabriquer en délégation dans les locaux de l’opérateur. Il est aussi possible que de nouvelles entreprises, spécialisées dans la qualité et le savoir-faire de l’impression 3D, soient externalisées par les opérateurs, tandis que le fournisseur d’origine devienne le fournisseur de brevets et de savoir-faire originaux.
Autonomie accrue de l’opérateur : l’impression 3D réduira la dépendance commerciale vis-à-vis des fournisseurs de pièces, car les sociétés d’exploitation pourront fabriquer elles-mêmes les pièces ou les faire sous-traiter dans leurs propres locaux.
Un temps de production accéléré permettant la fabrication de pièces détachées sur site et instantanément, sans dépendre des fournisseurs et en améliorant la rapidité de réponse, devrait grandement faciliter la maintenance des installations et des véhicules.
Réduction des expéditions urgentes, grâce à une production personnalisée en interne ou très proche, de pièces de rechange ou de pièces très urgentes.
Sources: CETMO et “Impacte de les KETs en la digitalització dels diferents àmbits del transport”, CENIT-CINESI – Decémbre 2020.
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