Introduction
Chacun aurait pu croire, il y a quelques années encore,
à de la Sciences Fiction. Pourtant l'impression 3D est bel et bien
aujourd'hui en train de prendre son envol. « Une révolution
encore plus radicale que celle d'Internet », d'après Abe
Reichental, le n°1 de cette division chez Dassault Systèmes.
Le présent rapport n'a pas pour objet
d'échafauder des plans chimériques de ce phénomène
mais propose une réflexion réaliste sur les perspectives et les
enjeux de l'imprimante 3D sur la Supply Chain.Si on ne sait pas lire l'avenir
dans une boule de cristal ni dans les entrailles de poulet, il est toujours
difficile de prédire l'avenir. Toutefois, certains indicateurs
encouragent à croire au potentiel de cette nouvelle technologie.
Selon un responsable de General Electric Aviation, dans les
décennies à venir, au moins 50% des moteurs d'avion seront
fabriqués par fabrication additive.
S'agit-il,pour autant, comme beaucoup le prédisent, de
la prochaine révolution industrielle ? Outre les scénarii,
plus ou moins futuristes, qui dépeignent cette technologie de rupture
comme un vecteur puissant de réindustrialisation des pays
développés, ses bénéfices et ses promesses
annoncés par les spécialistes sont légion :
production relocalisée, personnalisation des produits, création
d'emplois, rallongement du cycle de vie des produits (upcycling) ... Le
président américain Barack Obama a lui-même annoncé
début 2014 que l'impression 3D avait « le potentiel de
révolutionner la manière dont nous produisons les
objets ».
A ce jour avec l'impression 3D, nous n'apercevons que le
sommet de l'iceberg, il y a encore tout un bloc de glace sous l'eau dont nous
ne pouvons imaginer les dimensions.
L'impression 3D va engendrer de nouveaux business,
l'infrastructure qui se mettra en place autour sera gigantesque, et concernera
comme nous allons le voir tous les secteurs d'activité.
S'agit-il vraiment d'une véritable révolution
industrielle ou d'une simple évolution technologique ?
Quels seront les impacts sur toute la Supply Chain
au-delà du simple processus de fabrication, en termes de transport, de
stockage et de mode de distribution?
Dans quels secteurs et domaines d'activité pourra se
développer cette technologie ?
Peut-on envisager, comme beaucoup le prédisent, une
production de masse ?
Après avoir défini le concept de l'impression 3D
et détaillé ses principaux atouts, voilà autant de
questions auxquelles nous allons essayer d'apporter des réponses.
Chapitre 1 : Concept de l'impression 3D
1.
Principes
De quoi s'agit-il ?
L'impression 3D est une nouvelle technologie appelée
également « production additive », par opposition
à l'usinage qui modèle un objet par extraction, soustraction ou
déformation à partir d'un bloc de matière brute en lui
donnant une forme (procédés lourds en outillage et qui
nécessitent une main d'oeuvre qualifiée). Elle est apparue dans
les années 90.
L'impression 3D consiste, en fait, à superposer
detrès fines couches de poudre de matériaux spécifiques
(métal, plastique, bois, acier, etc ...) dont on veut que soit fait
l'objet. Un rayon laser vient ensuite chauffer les parties que l'on veut
solidifier. Il ne reste alors plus qu'à enlever la poudre superflue, et
l'objet devient réel, palpable et fonctionnel.
La fabrication est lancée à partir d'un fichier
CAO (objet 3D créé par ordinateur). L'idée est de
reproduire l'objet virtuel découpé en tranches dans la
réalité par un système d'impression. C'est l'empilement
des couches qui crée le volume. On allie le numérique à
une imprimante 3D dont le fonctionnement ressemble à une imprimante 2D
classique.L'imprimante 3D est un outil quirematérialise ainsi du
numérique. C'est la représentation digitale de l'objet que l'on
imprime.
L'obtention d'un modèle 3D peut également se
faire grâce à la numérisation d'un objet à l'aide
d'un scanner 3D fonctionnant sur le même principe que le scanner 2D. On
peut ainsi avoir un modèle numérique 3D à partir d'un
objet du monde réel.
Sous sa forme numérique de fichier 3D, un objet peut
être modifié, partagé et amélioré par
n'importe quel utilisateur ayant accès au fichier original (voir le site
thingiverse.com). Les objets peuvent ainsi évoluer de
manière itérative pour procurer un meilleur confort à
l'utilisateur final.
Sans rentrer dans des détails trop techniques, trois
technologies principales coexistent :
· La FDM (Fuse DepositionModeling) : c'est le modelage
par dépôt de matière fondue,
· La Stéréolithographie: une lumière
UV vient solidifier une couche de plastique liquide,
· Le Fritage Sélectif par Laser : c'est la
liaison du matériau sous forme de poudre soit par jet d'une colle
liquide, soit par exposition à un laser.
Aujourd'hui,environ 200 matériaux sont disponibles pour
l'impression.On peut les réunir en 5 grandes familles :
· Les plastiques (aujourd'hui 75% des
impressions) :
o ABS : surface rugueuse et ressemblante au plastique
tant au niveau texture, dureté et fonctionnalité. L'ABS fond
à 200°C. Il est résistant et disponible en plusieurs
couleurs. La célèbre marque Lego utilise l'ABS pour concevoir ses
pièces.
o PLA : issu de ressources renouvelables, respectueux de
l'environnement et biodégradable. Le PLA fond à 160°C.
o Résine : disponible en mat, brillant, blanc ou
noir. Bonne finition de surface.
· Les métaux : principalement le titane et
l'acier inoxydable. Egalement l'aluminium et le cobalt-chrome. A noter que
l'or, l'argent et le bronze ne sont pas fabriqués directement avec les
imprimantes 3D mais celles-ci permettent la fabrication de moules dans lesquels
seront injectés les métaux précieux.
· La céramique : compatible avec la
nourriture, elle est recyclable et résiste à la chaleur
· Les autres matériaux : bois, cire, sable,
béton, ...
· Les matières alimentaires : chocolat par
exemple
Les laboratoires d'HP (Hewlett Packard) travaillent
également sur le développement d'un nouveau
matériau : le verre qui pourrait être le matériau le
plus prometteur de l'impression 3D. Son PDG Meg Whitman précise :
« Le Verre est facile à recycler, il est écologique et
peu coûteux. C'est une matière agréable au toucher et qui
est déjà familière à nos clients. Imprimer du Verre
est un véritable défi pour les imprimantes 3D actuelles et HP
veut explorer toutes les possibilités avec ce
matériau. ». Le principal objectif est de réduire le
temps et le coût de ce genre d'impression. Imprimer une bouteille, par
exemple, peut prendre de 8 à 10 heures. C'est comme regarder la fonte
des glaces ... Il est donc nécessaire d'imprimer plus rapidement pour
réduire les coûts et rendre possible une commercialisation.
     
Exemples d'impressions 3D
| 
