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! THESE PROFESSIONNELLE
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Fabrication*Additive*:**
Les*organisations*doivent3elles*l’intégrer*à*leur*ADN*?*
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Guillaume Riottot
guillaume riottot 1/100
Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Remerciements*
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Vincent!Montet!et!Alexandre!Stopnicki!pour!leurs!conseils!avisés,!leur!confiance,!et!pour!
la!qualité!de!la!formation!que!nous!avons!suivis!en!leur!compagnie.!
!
A!toute!l’!équipe!enseignante!de!la!Formation!MBA@MCI,!et!en!particulier!à!Yann!Lemort,!
Amine!Melouk,!Eric!Munz!et!Jérôme!de!Labriffe.!
*
La!fabuleuse!#PromodeOuf!qui!tout!au!long!de!l’année!m’a!enrichi!de!ses!connaissances!
et!personnalités!et!qui!m’a!soutenue!dans!la!réalisation!de!cette!thèse.!
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Denis!Cuisy!et!David!Serdimet!du!Groupe!Mandarine!pour!m’avoir!aidé!et!soutenu!dans!
ma!découverte!du!monde!l’impression!3D.!
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Alexis!et!Orpheas!de!Digitage!pour!m’avoir!fait!découvrir!la!photogrammétrie!et!le!scan!
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Pour!leur!temps,!patience!et!enthousiasme!:!!
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Mathilde!Berchon!!@!auteure!du!livre!:!L’impression!3D!chez!Eyrolles!
!
Samuel!Bernier!Designer!et!Directeur!Artistique!du!FabShop.!
!
Astrid!Guyart!–!Vice@Championne!du!Monde!de!Fleuret!en!2013.!
!
Alexandre!Girard@Reydet–!Technicien!Aérospatiale!
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Pour!m’avoir!permis!d'utiliser!leurs!infographies!Fabian!Rahm!de!additively.ch!
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Et!bien!sur!ma!famille!et!mon!épouse!pour!leur!support,!conseils!et!corrections.!
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
RESUME ......................................................................................................... 3
SUMMARY .....................................................................................................4!
MOTS CLES .................................................................................................... 5!
KEYWORDS.................................................................................................... 6!
RECOMMANDATIONS SYNTHETIQUES ........................................................ 7!
INTRODUCTION .......................................................................................... 10!
PARTIE UNE – LA FABRICATION ADDITIVE ................................................ 14!
LA FABRICATION UNE CARACTERISTIQUE HUMAINE ................................................................................ 14!
QU’EST-CE QUE LA FABRICATION ADDITIVE (FA) ?................................................................................ 14!
AVANTAGES – LES DIX LOIS DE LA FABRICATION ADDITIVE......................................................................16!
LES DIFFERENTES TECHNOLOGIES DE FABRICATION ADDITIVE..................................................................19!
LES MATERIAUX .........................................................................................................................................35!
CREATION DES FICHIERS D’IMPRESSION 3D ..............................................................................................38!
PARTIE DEUX – LE MARCHE ET LES APPLICATIONS DE LA FABRICATION
ADDITIVE..................................................................................................... 43!
PERSPECTIVES .............................................................................................................................................43!
LE MARCHE................................................................................................................................................ 44!
FREINS A LA CROISSANCE ET AU DEVELOPPEMENT ...................................................................................50!
APPLICATIONS DE LA FABRICATION ADDITIVE.........................................................................................54!
LA FABRICATION ADDITIVE – DEMAIN ......................................................................................................71!
PARTIE 3 - LA FABRICATION ADDITIVE : QUEL FUTUR POUR L’ECONOMIE
ET LA SOCIETE ?.......................................................................................... 75!
L’IMPACT DE L’IMPRESSION 3D SUR L’INDUSTRIE......................................................................................75!
QUELLES IMPLICATIONS LA FABRICATION ADDITIVE AURA SUR L’ECONOMIE, LA SOCIETE ET
CONSEQUEMMENT SUR LA POLITIQUE ?.....................................................................................................81!
LES FABLABS, LE MOUVEMENT « MAKER » ET LE FABLIFE........................................................................83!
CONCLUSION .............................................................................................. 87!
LES ORGANISATIONS DOIVENT-ELLES SE TRANSFORMER ET INTEGRER LA FABRICATION ADDITIVE DANS
LEUR ADN ? ...............................................................................................................................................87!
BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................... 92!
WEBOGRAPHIE ............................................................................................ 92!
INTERVIEWS ................................................................................................ 93!
INTERVIEW DE MATHILDE BERCHON AUTEURE DE L’IMPRESSION 3D-EDITION EYROLLES .....................93!
INTERVIEW INGENIEURE AEROSPATIALE....................................................................................................96!
INTERVIEW TECHNICIEN AERONAUTIQUE (BINOME DE A INGENIEURE).................................................98!
ANNEXE .......................................................................................................99!
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Résumé
Peu connu du grand public il y a 4 ans encore, la Fabrication Additive qui existe depuis une
trentaine d’années, envahit lentement mais surement tous les pans de l’économie mais
également la société. Elle paraît arriver à point nommé au regard des évolutions de notre
monde.
Loin des clichés, la Fabrication Additive, ne permet pas seulement de fabriquer des armes
et des gadgets. Elle est une technologie qui va modifier, comme l’imprimerie puis
l’internet, notre façon de penser, de concevoir, de produire et de consommer.
Les différentes technologies de l’impression 3D présentées, permettent aujourd’hui déjà
de réaliser des objets opérationnels, dans de multiples domaines d’activités. De grandes
entreprises l’utilisent non pas seulement pour réaliser des prototypes, mais bien pour
fabriquer de « vraies » pièces. La liste des matériaux, que ces technologies utilisent,
s’allonge tous les jours, et bien qu’encore loin de pouvoir remplacer la fabrication
classique, la Fabrication Additive rattrape son retard et devient de plus en plus
indispensable dans le processus de fabrication.
Avec l’arrivée d’imprimante 3D à très bas coût, les FabLab, les « Maker », les « geeks » et
les particuliers s’emparent de cette technologie pour fabriquer des objets qui répondent à
leurs besoins pour un coût et un délai raisonnable. Proposant ainsi une alternative à la
société de consommation telle que nous connaissons aujourd’hui.
Face à ces changements majeurs que doivent faire les organisations ? Sachant que
l’impression 3D permet de concevoir, fabriquer pour un montant dérisoire en comparaison
avec l’industrie traditionnelle, qu’elle permet grâce à internet de fabriquer un objet en
abolissant toute distance, qu’elle permet à tout un chacun de fabriquer dans son garage
un objet opérationnel, les organisations se doivent, de la même manière qu’elles intègrent
internet dans leur activité, de prendre en compte la Fabrication Additive dans leur
stratégie.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Summary
*
Little known to the general public four years ago, Additive Manufacturing, has existed for
thirty years, is spreading through the various playfields of the economy and society. It
seems to arrive just in time to accommodate the world-wide changes.
Far from the clichés, Additive Manufacturing is not only about weapons and gadgets. It ‘s
a technology that will change the way we think, design, produce and consume, as did the
printing press and later the Internet.
The different 3D printing technologies discussed here allows to make functional objects
in multiple business areas. Large enterprises use it not only to make prototypes, but to
produce “real “ parts. The list of materials, used by these technologies, grows every day,
despite being far from replacing classic manufacturing. Additive Manufacturing is
catching up and is becoming more and more indispensable in the manufacturing process.
Very low cost 3D Printers allowed FabLabs, the "Makers", "geeks" and individuals to seize
the technology to produce their own objects at a low cost and in a short time. Thus
offering an alternative to the consumer society as we know it today.
Faced with these major changes, how should organizations react? 3D Printing is a means
to design and manufacture at no cost compared to the classic manufacturing industry.
Thanks to Internet, 3D Printing can be produced anywhere with no distance constraint.
For example 3D Printing empowers everybody by permitting the making of functional
pieces on their own, whenever they need.
Organizations must, as they did with the Internet, integrate Additive Manufacturing in
their strategy.
*
!
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
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Mots clés !
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
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Keywords
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Recommandations synthétiques!
En prévision de la révolution de la Fabrication Additive, les organisations et les marques
doivent rapidement intégrer l’impression 3D dans leurs gènes.
Des actions sont à mettre en place :
Informer les collaborateurs sur la Fabrication Additive
Etape indispensable pour que tous les acteurs de l’organisation aient conscience des
enjeux et des changements que l’impression 3D implique pour l’entreprise.
Développer le « mindset » et les compétences en impression 3D
Au sein de l’organisation, détecter les personnes les plus à même d’accompagner à la
transformation de l’entreprise et développer leurs compétences.
Etudier tous les champs d’application de l’impression 3D au sein de l’entreprise
Dans chacun des départements, il est nécessaire d’étudier quels sont les produits, les
process, les métiers, etc. qui seraient transformés par la Fabrication Additive et ce afin de
déterminer les possibles, les urgences, les voies d’amélioration, les gains, les changements
d’organisation à prévoir, etc.
Créer la fonction « CAMO » (Chief Additive Manufacturing Officer)
Cette fonction aurait pour rôle de déployer la stratégie « 3DPrint » à tous les niveaux de
l’organisation
Développer une stratégie « 3DPrint » en fonction du business model envisagé.
Le Cabinet Accenture propose la feuille de route suivante :
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Designer&Plannifier
Strategie
Services
Infrastructure
Feuillederoutepourl’intégrationdelafabricationadditivedanslesorganisations
Structurer&AnalyserMesurer&Gérer
Identifierlesutilisations
baséessurlavaleur
crééequepermetla
laFabricationAdditive
Construiredesstratégies
àcourtetlongtermes
Créeruneliste
desconctructeurs
Comprendreles
possibilitésdeimprimantes
Analyserlagammede
piècespourdéterminer
lespremierscandidats
àimprimer
Concevoirun
ecosystemquipermet
dechoisirunfichier
etdel’imprimer
pourdévelopperl’offre
Identifier
les
usages
Feuillede
route
Créer
unelistede
fournisseurs
Analyser
le
Catalogue
Designer
Ecosystem
11
©Accenture2014
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Cette thèse est structurée en trois parties, la première assez technique a pour objectif de
décrire les différentes technologies utilisées pour la Fabrication Additive, les matériaux
que ces technologies utilisent aujourd’hui ainsi que, « last but no least », les différentes
méthodes/logiciels pour créer les fichiers 3D nécessaires au pilotage de ces imprimantes
et à la création d’objets.
La seconde partie sera dédiée à l’écosystème de la Fabrication Additive (FA), avec des
informations sur le marché, les acteurs, les technologies disponibles et les tendances de
ce marché. Les applications de ces technologies sur les divers secteurs de l’économie sera
par ailleurs développé.
La troisième partie de cette thèse professionnelle abordera les perspectives et les
implications de la FA dans l’économie et dans notre société.
La terminologie de cette nouvelle industrie étant encore assez mouvante, j’ai essayé de
reprendre celle qui était la plus explicite, j’ai également très souvent repris le terme anglo-
saxon dans un souci de simplification, la littérature papier et web sur cette technologie
étant beaucoup plus riche en langue anglaise qu’en français.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Introduction
En 1967, mon frère me dit, « pourquoi tu n’as pas démonté TON appareil photo, pour voir
comment cela fonctionne ? » Depuis, j’ai appris à remonter les éléments que je
démontais. Sans le savoir j’avais une tendance « Maker », par la suite mes appétences et
mon activité professionnelle m’ont poussé à découvrir et promouvoir les technologies qui
permettraient à tout à chacun de construire, communiquer…
Il y a 20 ans je participais à la révolution numérique de l’impression qui avait peu bougé
depuis l’époque de Gutenberg et Aldo Manuzio. Expérience fabuleuse et enrichissante au
contact de la technologie qui a permis à l’humanité de s’éduquer, réfléchir, évoluer grâce à
la démocratisation du savoir.
Puis un jour, par hasard, je tombe sur les premières imprimantes 3D « grand public » : une
révolution comparable, voire encore plus phénoménale, que l’impression est en train de
prendre forme. La Fabrication Additive comme l’imprimerie va permettre un
développement créatif, économique et humain, comme l’impression papier le fit au 19ème
siècle.
L’imprimerie a permis la démocratisation du savoir, la Fabrication Additive
sera-t-elle le point de départ de la démocratisation du « concevoir » ?
Il y a encore quatre ans, le grand public ne connaissait que peu ou pas l’existence de
l’impression 3D. Que s’est-il passé pour que d’un coup une technologie mature, vieille
d’une trentaine d’années, se retrouve sur le devant de la scène.
A la fin des années 80, en France et aux Etats-Unis des chercheurs profitant de la
démocratisation du temps de calcul, permettant ainsi de faire « tourner » sur un simple PC
les premiers logiciel de CAO, commencent à développer les premières technologies de
Fabrication Additive avec le SLA en 1986 puis le « Fusion Deposition Modeling » (FDM) en
1989.
Il est à noter que deux des premiers inventeurs de la FA ont créé à la suite de leurs
travaux, deux des plus grandes sociétés de Fabrication Additives aujourd’hui, 3DSystems
et Stratasys toutes deux américaines.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Pendant près de 30 ans, ces technologies se sont développées principalement au sein du
monde industriel, les coûts des matériels et des matériaux étant prohibitifs pour le grand
public.
Au cours de cette période un Universitaire anglais (Adrian Bowyer de l’université de Bath
au Royaume-Uni), développe un concept novateur pour la Fabrication Additive : le projet
RepRap, dès sa réflexion la RepRap devait répondre à deux « contraintes » :
@ elle devait être « open-source »
@ elle devait pouvoir se reproduire elle-même ou en tout cas pouvoir imprimer ses
propres pièces détachées. 1
Et puis au cours de l’année 2009, certains brevets protégeant l’impression 3D tombent
dans le domaine public, il va être possible de développer des imprimantes 3D sans avoir à
payer de royalties.
La porte est grande ouverte au hacker, maker et bidouilleur de tous poils. Le premier
projet d’imprimante 3D « grand public » est initié, entrainant la simplification, la
démocratisation et la commercialisation de produits « clef en main » à des prix jusqu'à
100 fois plus économiques que 5 ans plus tôt.
La « libéralisation » de cette technologie, a également permis une explosion de la
créativité des designers et potentiellement de tout un chacun.
Mais l’avenir de la Fabrication Additive, ne se fait pas qu’avec une de ces technologies. Au
cours de l’année 2014, certains brevets concernant le Frittage Laser tombent dans le
domaine public, entrainant une autre technologie de FA dans une accélération de l’offre et
des possibles.
Concomitamment à la démocratisation des machines, les matériaux disponibles à
l’impression ont considérablement évolués dans tous les domaines, coloris, matières,
caractéristiques, prix, etc. Les perspectives économiques des matériaux pour fabrication
additive sont telles que ce secteur fait preuve d’un dynamisme et d’une créativité
important.
1 http://bit.ly/TheseGR1
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
La 3D est une révolution dans la création de produits, elle provoque une remise en cause
complète de la façon de penser, de concevoir, de produire et de distribuer les objets que
nous connaissions jusqu’alors. Ce qui modifiera profondément les entreprises dans leur
organisation.
Mais la Fabrication Additive n’est pas qu’une révolution industrielle, elle entrainera
également bien plus qu’une révolution, elle sera l’une des technologies, avec la robotique,
l’intelligence artificielle, la bioscience, la neuroscience et les nanosciences, qui
refaçonnera la société des humains puis transformera l’humanité.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
PARTIE
UNE
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Partie une – La Fabrication Additive
La Fabrication une caractéristique humaine
Depuis la nuit des temps, l’humain a fabriqué des outils, pour chasser, se défendre, se
vêtir. Dès -2,5 millions d’années l’humain développe la première forme de fabrication, la
fabrication soustractive, pour créer des outils il soustrait à des pierres de la matière pour
créer des « tranchants » qui lui permette de dépecer les cadavres d’animaux, puis la
technologie évoluant il crée des outils plus perfectionnés comme des coutelas, des pointes
de lances, de flèches ou des racloirs pour traiter les peaux qui lui serviront de vêtements.
Vers -40.000 ans il commence à assembler des matières avec le tissage entre autre.
Puis entre 6000 et 4500 ans avant JC, une première révolution apparaît avec l’âge de
bronze, où l’humain va découvrir qu’en chauffant, tordant, moulant ou frappant il peut
développer de nouveaux outils et objets encore plus performants.
Et jusqu'à la fin du 20ème
siècle rien n’a changé si ce n’est l’optimisation, l’industrialisation
de ces techniques. Dans les années 80, en France et aux Etats-Unis des chercheurs
réussissent a développer un nouveau mode de fabrication : La Fabrication Additive. A
l’origine limité aux laboratoires, et à certaines matières, la Fabrication Additive prend
rapidement une place non négligeable dans le prototypage et tout dernièrement celle-ci
en parallèle avec internet se démocratise. Cette révolution de la fabrication n’en est qu’à
ses débuts et impactera très largement la société humaine.
Qu’est-ce que la Fabrication Additive (FA) ?
Elle est appelée ainsi parce que l’on construit un objet en ajoutant de la matière, couche
par couche, à partir d’un modèle numérique 3D réalisé avec un logiciel de CAD/CAO.
Une autre définition serait qu’à la différence de la fabrication soustractive, où l’on retire de
la matière, la FA en ajoute.
Le terme Fabrication Additive englobe le prototypage rapide, la fabrication rapide, la
fabrication directe et l’impression 3D qui est, elle, un terme grand public.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Le Prototypage
Comme l’indique son nom, permet aux industriels, designers, etc. de réaliser rapidement
un prototype de l’objet à des fins d’études, de présentation, tests, preuve de concept…
La Fabrication Rapide
Les avancées dans la FA, permettent aujourd’hui d’envisager, l’utilisation de celle-ci pour
réaliser des éléments finis. Le gros avantage est le coût modique de la production d’un
nombre d’éléments réduits.
La Fabrication Directe
Est la possibilité de réaliser une pièce sans passer par un process classique de production
(création de moule, moulage etc.), un des exemples serait la fabrication d’ailettes de
réacteur en Titane.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Avantages – les dix lois de la Fabrication Additive!
Les avantages de la FA sont nombreux, en voici un résumé des 10 « lois »:
La complexité ne coûte rien,
De l’engrenage aux formes les plus complexes, que vous imprimiez un plan ou un nid
d’abeille c’est pareil. Il n’est plus nécessaire de réaliser des assemblages coûteux en
utilisant une multitude de moules.
Il est à noter qu’en libérant les designers des contraintes dues à la complexité de certains
éléments de pièces, leur créativité s’en trouve augmentée.
La variété est gratuite
Avant la Fabrication Additive, il était économiquement déraisonnable (vu le prix d’un
moule et/ou des contraintes industrielles) de personnaliser ou d’envisager de courtes
séries. Avec la FA chaque production est unique, il est donc simple et économiquement
possible de créer de la variété.
Pas d’assemblage nécessaire
La FA permet de réaliser, en une fois, des pièces qui
intègrent des éléments mobiles, des pièces à l’intérieur
d’autres pièces et même de créer des espaces vides à
l’intérieur de matière en « un bloc ». Précédemment, il
était nécessaire d’usiner ou de mouler plusieurs pièces
et de les assembler par la suite. Avec la FA, toutes ces
étapes deviennent inutiles. La FA permet de produire
en une fois des formes et des objets complexes.
Elle permet même de projeter des structures et des
produits jusque là impossible à réaliser.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Pas de délai pour lancer une fabrication.
De par sa souplesse et sa mise en route très simple et rapide, il n’est pas nécessaire pour
réaliser une preuve de concept ou même une petite série de mettre en branle un
processus industriel long et coûteux.
Un espace de design
Une complexité gratuite, des formes libres, une liberté des parties mobiles et à terme un
mélange de matériaux, tout cela était impossible avec une fabrication traditionnelle, et est
désormais réalisable. Le meilleur exemple serait le bateau dans une bouteille, avant la FA
impossible à faire sans faire un bateau « articulé » que l’on déploie à l’intérieur, dans
quelques années ce sera fait en une impression unique.
La Fabrication sans compétences
L’imprimante 3D est une machine commandée par ordinateur, le gros des compétences
nécessaires, pour la fabrication d’objet, ne se situent plus au niveau de la fabrication mais
bien au niveau de la conception.
Pas de gâche
Ce principe est un principe primordial pour la FA et lui apporte une valeur ajoutée
indéniable. En effet dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, pour fabriquer certaines
pièces par usinage ou fabrication soustractive, jusqu'à 90% de la matière utilisée
(titanium) était perdue, avec la FA seule la matière utile à la fabrication de la pièce est
utilisée.
Fabrication compacte et portable
Bien que de tailles très diverses, d’une manière générale, les imprimantes 3D sont d’une
taille beaucoup plus compacte que la plupart des machines de fabrication industrielle
classique. Il existe même dans le cas de la technologie FDM, des imprimantes portables
qui tiennent dans un attaché-case.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Mélange infini de matériaux
Bien qu’au tout début de son histoire, la FA permet déjà de créer des objets avec des
matériaux jusque là impossible à combiner par exemple, parce que leur point de fusion est
trop différent.
Réplication physique précise
Chaque impression se faisant à partir du même fichier, le résultat est identique à l’objet
précédent.
A ces 10 lois, j’y ajouterai une 11ème
, qui serait la loi « développement durable », parce que
l’impression 3D, permet de ne produire que ce dont a besoin, et de lutter contre
l’obsolescence programmée.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Les différentes technologies de Fabrication Additive
*
Je traiterai dans les pages suivantes des différentes technologies utilisées en FA, leurs
avantages et leurs inconvénients. Mais tout d’abord commençons par le principe de la FA.
La Fabrication Additive (FA) est un concept simple, elle consiste à construire un objet en
ajoutant des couches de matières, cette construction étant assistée par un ordinateur
traitant un modèle 3D pour piloter l’impression
Pour réaliser cela, à partir d’un logiciel spécialisé, un fichier 3D est « tranché » en une
succession de couches, plus ou moins épaisses en fonction de la précision de l’imprimante
qui produira l’objet.
Une fois cette opération réalisée, l’imprimante reçoit un fichier 2D représentant la forme
d’une couche, elle imprimera celle-ci avec de la matière avant de reproduire cette action
avec la description de la forme de la couche suivante. Et ce jusqu'à l’obtention de l’objet
final.
L’impression 3D n’est que l’accumulation (la superposition) d’une succession
d’impressions de formes en 2D de matière.
guillaume riottot 20/100
Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
L’impression ne se limite pas à l’impression d’un fichier 3D et peut demander que l’objet
soit imprimer d’une certaine manière, pour que celle-ci réponde mieux à des contraintes
mécaniques, esthétiques ou de rapidité de fabrication.
Imaginons l’impression d’une potence, nous pourrions l’imprimer en pied mais cela
imposerait pour certaines technologies d’imprimer des supports pour la barre horizontale
de la potence, de plus le temps d’impression serait plus long, dans ce cas il serait plus
simple et plus productif d’imprimer la potence couchée. Par contre les caractéristiques
physiques de la potence de ces deux impressions seraient différentes, ce qui pourrait
expliquer en fonction des spécifications techniques finales de la pièce de l’imprimer en
pied au détriment du temps de fabrication.
Nous verrons dans les prochaines pages les différents et principaux procédés de
Fabrication Additive.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
SLA pour StereoLithography Aparatus – Photo-Polymérisation en cuve.!
!
Ce principe le plus ancien de la FA, et bien qu’âgé de plus de 25 ans, possède des
avantages qui en font une technologie encore couramment utilisée
La qualité des finitions, et la possibilité de faire des formes très complexes, malgré la
nécessité d’avoir des supports de construction et sa relative lenteur en font un process
prisé dans les domaines du design, de l’architecture et du prototypage.
Le principe est simple, une cuve est remplie de matière qui se polymérise à la lumière.
Cette photo-polymérisation est réalisée par un rayon laser ultraviolet, la forme des
tranches de l’objet est dessinée par un miroir piloté, provoquant la polymérisation de la
matière insolée. Une fois cette tranche imprimée, le plateau soutenant l’objet descend
d’un cran, permettant au laser de réaliser la tranche suivante et ainsi de suite.
Les pièces réalisées par ce moyen sont assez solides pour être travaillées en machine, et
utilisées pour divers types de moulâge (thermique, pression, métal)
Les prothèses dentaires sont de plus en plus réalisées à partir d’une impression SLA avec
un polymère ne laissant pas de cendres lors du moulage de la dent ou appareil.
Un des principaux inconvénients de la SLA, est le coût de la matière polymère.
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Extrusion de Matière
!
Modélisation par dépôt en fusion ou FDM – Fusion Deposition Modeling –
Le FDM ou le modelage par dépôt en fusion, est une des technologies les plus anciennes
(avec le SLA) de la Fabrication Additive, elle est également la moins onéreuse aujourd’hui,
en particulier depuis que le brevet, déposé en 1989 par S. Scott Crump, co-créateur de la
société Stratasys, a expiré en 2009 permettant ainsi d’utiliser cette technologie sans avoir
à s’acquitter de « royalties ».
Cette technologie qui jusqu'à cette date était utilisée principalement par les
professionnels en raison des coûts matériels et consommables, a été immédiatement
récupérée par les hackers, les makers et tous les bricoleurs qui y ont vu une opportunité
de créer et développer de nouveaux produits et usages...
Dans la continuité de ce mouvement, une myriade de marques commerciales comme
MakerBot(US), Ultimaker (NL), PrintrBot , s’est développée.
Cette technologie est, de par sa conception et les matériaux utilisés, la plus économique à
acquérir et à utiliser, que les matériaux sont stables quelque soit l’environnement. Et
malgré un aspect de surface moyen, une rapidité faible et une résistance moyenne, cette
technologie est la plus répandue.
Il y a 5-6 ans une imprimante 3D de type FDM coûtait plus de 10.000 €, aujourd’hui on
peut trouver des imprimantes en kit à moins de 350 €.
Le principe en est assez simple, un fil en matière plastique de type PLA ou ABS en rouleau
ou en paillettes est chauffé par une buse d’extrusion à son point de fusion. Cette buse
placé sur un chariot asservi par des moteurs électriques et piloté par commande
numérique, sur les axes X et Y, dépose une couche de matière sur le plateau2
où l’objet
est réalisé (axe Z), celui-ci dès que la couche est déposée descend d’ «un cran» ou
tranche.
2 Dans le cas d’une imprimante utilisant de l’ABS, le plateau est chauffé pour éviter la rétractation de l’ABS
assurant ainsi une impression la plus fidèle possible.
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Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
A nouveau le chariot équipé de la buse redépose une couche de matière. Ce processus est
répété jusqu’à la réalisation complète de l’objet.
Les modèles les plus évolués sont équipés de deux buses d’extrusion, permettant, soit de
déposer deux couleurs, soit d’imprimer l’objet et une matière soluble qui sera utilisée pour
réaliser les « supports » de construction. Cette technique permet ainsi d’imprimer notre
potence en pied sans que la barre horizontale ne ploie. En effet on ne peut pas encore
déposer de la matière dans le vide, un support est nécessaire.
A ce jour les imprimantes 3D de type FDM ont des têtes d’impression (buse d’extrusion)
fonctionnant sur un système cartésien, mais des développements en provenance du
monde de la logistique et du robot Delta, sont en
train de changer la donne. Le développement de
têtes fonctionnant non plus dans un seul plan
mais dans 2 plans voit le jour, appelé Delta, cette
technique, permettrait d’accélérer la vitesse de
fabrication
L’acronyme FFF – Fused Filament Fabrication –
Fabrication par Filament Fondu est parfois utilisé.
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EXTRUSION par SERINGUE
Ces imprimantes 3D au lieu d’avoir une buse d’extrusion, sont équipées d’une ou plusieurs
seringues qui déposent de la matière sur un plateau.
Découlant de ce développement l’extrusion par seringue est utilisée lorsque que la
matière utilisée possède une viscosité adéquate. Son utilisation peut être très large allant
de cellules souches associées à un hydrogel au béton en passant par le chocolat.
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Le Frittage Laser Sélectif - SLS – Selective Laser Sintering
!
Dans le domaine de la Fabrication Additive, 2015 sera-t-elle l’année qui fera découvrir au
grand public cette technologie jusqu’alors cantonnée à l’industrie ?
En effet, certains brevets, protégeant cette technologie, ont expiré en 2014. Cela
entrainerait certainement, comme en 2009 avec le FDM, un engouement de la part des
makers, hacker et des industriels. On peut supposer que cela provoquera un
développement important de produits abordables permettant à des particuliers et des
petites entreprises de développer rapidement de nouveaux usages.
Néanmoins des voix concordantes s’entendent pour dire que les fabricants de matériels
bien qu’ayant « perdu » les brevets en ont déposés d’autres empêchant potentiellement
de concevoir une machine SLS sans enfreindre un brevet. L’avenir nous le dira… mais
soyons optimistes. Récemment FormLabs3
a trouvé un accord avec 3DSystems 4
sur
l’utilisation et la commercialisation de la technologie SLA, après plusieurs années de
procédures.
Le SLS fonctionne de la manière suivante
Le principe du Frittage par laser est radicalement différent du FDM. Au lieu de déposer de
la matière et de « dessiner » directement l’objet, les imprimantes SLS fonctionnent de la
manière suivante : une couche de matière (polymère, céramique, métaux, alliage, verre)
de particules très fines est déposée en couche par un rouleau sur la zone d’impression, le
laser vient ensuite donner l’apport de chaleur nécessaire pour « fritter » et solidifier ainsi
la forme. Une fois cette étape réalisée, le rouleau dépose une nouvelle couche de matière,
ce cycle se poursuit jusqu’à la réalisation complète de l’objet.
Cette technique a l’avantage de permettre des formes très « libre » sans se soucier de
« soutenir » des parties de l’objet, en effet la matière non « frittée» fait office de support.
3 http://bit.ly/TheseGR3
4 http://bit.ly/TheseGR4
guillaume riottot 26/100
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A la fin de l’impression celle-ci restant en poudre, on sort l’objet de sa « gangue ». La
matière en poudre sera recyclée pour une prochaine fabrication.
Un autre avantage de cette technique est sa vitesse de fabrication, qui permet de réaliser
des pièces en quelques heures. Par contre la surface en fonction des besoins doit être
travaillée en finition.
SHS – Selective Heat Sintering – Frittage par Chaleur Sélective
Cette technologie, développée par une société danoise BluePrinter, fonctionne sur le
même principe que le SLS mais au lieu d’utiliser un laser pour « fritter » du
thermoplastique en poudre, c’est une «tête» chauffante qui en se déplaçant au dessus de
la couche de matière « fritte » celle-ci construisant ainsi couche après couche la pièce.
Contrairement au SLS seul du thermoplastique peut-être utilisé à ce jour. Son avantage
tient dans le fait que cette technologie utilise moins d’énergie que le SLS pour fritter le
thermoplastique la rendant plus économique à l’utilisation. Sa taille compacte permet une
exploitation souple dans un bureau « classique ».
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EBM – Electron Beam Melting – Fusion par Canon à électron
L’EBM consiste à faire fondre des couches de métal (ou d’alliage), à l’aide d’un canon à
électron. De par les matières utilisées et la capacité de créer des designs très librement,
cette technique est utilisée en médecine pour créer des implants à la forme exacte de l’os.
La structure de l’impression permet une bonne ostéointégration de l’implant. Elle est
également utilisée en aéronautique pour sa capacité à réaliser des pièces complexes sans
soudures ni vis dans des alliages aéronautiques, sans la gâche qui peut aller jusqu'à 95%
dans le cas de la fabrication soustractive.
!
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SLM - Selective Laser Melting – Fusion par laser sélective
Cette technique utilise des lasers de haute puissance pour fondre sélectivement de la
poudre métallique, permettant ainsi de fusionner celle-ci et de construire un objet. C’est
une des méthodes de Fabrication Additive très utilisée par le secteur de l’aérospatiale.
Elle permet de construire des ensembles de pièces rapidement, accélérant sensiblement
la construction des moteurs de fusées. Ou encore l’impression d’injecteurs anciennement
constitués de 20 pièces, qui sont imprimés en une seule fois, pour les réacteurs d’avions
commerciaux de General Electrics et la SNECMA. 5
Cette fusion est réalisée en environnement confiné avec un gaz (argon ou azote en
fonction des métaux) pour éviter l’oxydation des pièces lors de la fusion. Il est à noter que
les tensions dues à la fusion sont telles que pour pouvoir réaliser une reproduction fidèle,
des supports d’impression sont parfois nécessaires rendant obligatoire un usinage post
impression pour finaliser complètement la pièce.
5 http://bit.ly/TheseGR5
guillaume riottot 29/100
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Material Jetting
a) -Multi Jet Modeling
Le principe du MultiJet Modeling est assez similaire à ce que l’on connaît avec
l’impression jet d’encre. Des photopolymères sont propulsés par des têtes d’impression
afin de réaliser la couche de matière celle-ci étant « séché » immédiatement par des UV.
L’un des avantages de cette technologie est d’être très précise, mais aussi d’imprimer
plusieurs types de matériaux en une seule et même impression. La gamme de matériaux
proposée par les fabricants est très large, cela va de matériaux transparents à des
matériaux de couleurs diverses, souple, ou rigide.
Cette technologie permet de fabriquer une brosse avec un manche en « dur » et ses poils
en une seule impression. Les principales marques proposant cette technologie sont
Stratasys et 3DSystems
Le seul bémol, à ce jour, de cette méthode, serait la durabilité des pièces fabriquées.
guillaume riottot 30/100
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b)- Multi Jet FusionTM technology
HP entre dans la course de la Fabrication Additive, et devrait lancer ses premières
machines au cours de l’année 2016. Le MultiJet Fusion Technology, HP s’appuie sur sa
large expérience des têtes jet d’encre, pour imprimer des objets. Il est à noter une
nouveauté majeure, HP est le premier à parler de Voxels et proposerait une impression
Voxel par Voxel, mélangeant les couleurs et les matières, jusqu'à 10 fois plus rapide.
guillaume riottot 31/100
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Binder Jetting – Jet de Liant
Utilisant un lit de poudre, la technique de jet de Liant est simple. Un système d’impression
de type jet d’encre, envoie un liant en suivant la forme de la pièce à construire, une
nouvelle couche de poudre (métal, plâtre, céramique, plastique, verre, etc.) est déposée et
le process recommence. Un des avantages de cette technique est de ne pas nécessiter de
supports dans le cas de formes particulières ou complexes, car le lit de poudre en fait
office.
L’objet au sortir de l’impression est fragile, mais en fonction du matériau utilisé il sera
durci soit par une colle polymère/aqueuse dans le cas du plâtre ou poudre minérale, soit
recuit au four pour le métal et le verre. Les pièces réalisées en métal étant poreuses, pour
le densifier elles sont recuites avec un infiltrant (cuivre, or, argent, etc.)
Credit photo - http://www.me.vt.edu/dreams/binder-jetting/
Dans le cas de la construction à partir de matière minérale, il est possible de réaliser une
impression en couleur de l’objet.
guillaume riottot 32/100
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Fabrication Additive par Strates – sheet lamination
La technique de impression 3D par strates, est un hybride de la FA et de la fabrication
soustractive, en effet un film de matière est déposé sur le plateau de construction, il est
ensuite découpé pour reproduire la « tranche » de l’objet. Et ainsi de suite.
Au contraire des autres techniques de FA, le recyclage de la matière non utilisée est plus
complexe. Le post-traitement est également plus long.
La société MCOR Technologies, a développé une imprimante 3D Couleur permettant de
réaliser des objets avec de simples feuilles de papier, rendant ainsi l’impression
particulièrement économique.
Cette technique est particulièrement intéressante dans le cas de la FA par ultrason6,
en
effet cette technique permet de réaliser des assemblages de métaux aux caractéristiques
très différentes et en particulier ayant un point de fusion trop éloigné l’un de l’autre pour
le faire de manière traditionnelle. N’utilisant pas une source de chaleur pour réaliser
l’objet, il est possible d’intégrer dans la masse des circuits électroniques augmentant ainsi
grandement les possibles (insertion de capteur, senseur, etc. pour mesurer les variations
de structure) ou encore des fibres de renforcement.
6 https://www.youtube.com/watch?v=5U9OENNjcM0
guillaume riottot 33/100
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Frittage Solaire
Une expérience étonnante a été réalisée par Markus Kayser7
. Il a utilisé la puissance du
soleil pour fabriquer (technologie SLS) des objets en verre. Démontrant ainsi que l’on
pouvait réaliser des objets simples et « brut de décoffrage » avec une source d’énergie
facilement disponible et du simple sable. La FA peut également être une solution
« écolonomique ».
7 http://vimeo.com/25401444
guillaume riottot 34/100
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Résumé des différents process de Fabrication Additive
Photopolymérisation Technique de Fabrication Additive où un photopolymère liquide est
sélectivement polymérisé par une forte source lumineuse.
Jet de Matières
(Material jetting)
Technique où des gouttelettes de matière de construction sont
sélectivement déposées.
Extrusion de Matière Technique utilisant une buse pour déposer de la matière.
Fusion de poudres
(Powder bed fusion)
Technique utilisant l’énergie thermique pour fondre sélectivement des
zones d’une couche de poudre.
Projection de Liant Technique où un liant est projeté sélectivement pour faire adhérer une
matière en poudre, couche par couche. Cette technique implique un
post-traitement dans un four pour finaliser la pièce.
Stratification par feuilles Process où des feuilles de matière sont soudées entre elle, puis
découpés mécaniquement pour former un objet.
Dépot direct par énergie
Directed energy deposition
Process où une source d’énergie ciblée est utilisée pour fondre de la
matière en même temps qu’elle est déposée..
guillaume riottot 35/100
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Les Matériaux !
Biocéramique
Des recherches sont effectuées pour développer l’utilisation de ce matériau en FA. Ses
caratctéristiques d’ostéoconductivité et d’ostéointégration. 8
, sont très recherchées pour
permettre une intégration « naturelle » de la prothèse et minimise les risques de rejets.
BioInk (Encre biologique)
Les cellules souches et les cellules d’un patient, associées à un nutriment, peuvent être
utilisées pour créer un tissu organique.
Bien qu’à ses tout débuts, ces encres sont très prometteuses dans le domaine médical,
ouvrant des perspectives impressionnantes dans le domaine de la médecine régénérative.
Fin 2014, la société 3D Biosciences a développé un système d’impression 3D magnétique
de cellules reproduisant des cellules cancéreuses, permettant ainsi aux laboratoires
pharmaceutiques de tester leurs médicaments sur des cellules humaines, réduisant ainsi
les erreurs , la violence et les temps de développement qu’impliquaient les tests sur les
animaux.
Matière Osseuse
Une équipe de l’université d’état de Washington (Dr Sushmita Bose) a réalisé un matériau
à base de silicone ressemblant à de l’os, cette matière a été intégrée à des cellules
osseuses et au bout d’une semaine celles-ci se développaient autour de la structure.
8 http://bit.ly/TheseGR8
guillaume riottot 36/100
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Les Plastiques
PLA - polylactic acid - Le PLA est un des matériaux les plus utilisés par la technologie
FDM, il a la particularité d’être biodégradable (la base du PLA étant un amidon de
maïs)
On constate ces 4-5 dernières années une explosion de l’offre de PLA aussi bien dans
les couleurs proposées, que dans la matière ajoutée à la base d’amidon (bois, bronze,
bambou, etc.) Les derniers développements vont vers l’utilisation d’un amidon non plus
de maïs mais d’algues ou de riz.
L’ABS - acrylonitrile butadiène styrène, le plastique utilisé pour fabriquer les LEGO, est
fréquemment utilisé en Impression 3D. Comme le PLA, il existe en de multiples coloris,
certains sont conducteurs, souples ou rendus encore plus solide car constitués en
partie de fibres de carbone.
Le PVA – Matière utilisée pour réaliser les supports dans le cas d’impression de type
FDM, qui a la particularité de se dissoudre dans l’eau.
Poudres thermoplastiques
Les Résines – De nombreuses résines aux particularités diverses existent, offrant plus
de finitions (détail, peinture), transparence, résistance.
Polymères
Polyjet – matières « propriétaire » de Stratasys, (plastique) ayant des centaines de
coloris et types de rendu (souple , mi-souple, dur , etc.)
Polyamides – un matériau résistant et souple qui permet de bons détails
Alumides – un matériau comparable au polyamide avec un aspect métallique
Métaux – Aciers
Alliages divers :
d’aluminium, de nickel, de titane, de cobalt, de bronze
guillaume riottot 37/100
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Céramiques, Verre
Poudre Minérale – une solution fragile mais qui permet dans certains cas une
reproduction colorimétrique et des détails de bonne qualité
Béton
Ingrédients alimentaires : Chocolat, Pates
Il ne se passe pas un jour sans une annonce d’un nouveau matériau, plus résistant, plus
petit, plus souple, plus aéré pour les différentes technologies de Fabrication Additive
existantes.
A n’en pas douter cette déferlante est intimement liée aux enjeux financiers énormes que
représentent le consommable, ainsi qu’à l’engouement et aux besoins croissants de cette
industrie naissante. A titre d’exemple, une imprimante jet d’encre de base coûte aux
alentours de 100 euros et un jeu de cartouches d’encre pour imprimer coût près de 50
euros. La vieille mais si moderne théorie des lames de rasoirs est toujours bien présente
dans les esprits des entreprises / constructeurs. 9
!
Les recherches dans le domaine des matériaux sont importantes de par les besoins des
différentes industries, mais également pour leurs retombées économiques. Récemment,
en octobre 2014, des chercheurs de l’université de Lorraine, indiquent que les quasi-
cristaux, un type d’alliage complexe de métaux ayant des propriétés comparable à des
cristaux, seraient utiles à la conception de nouveaux matériaux composites pour la FA. En
particulier parce que ce matériau, tout en ayant des caractéristiques comparables aux
alliages utilisés en automobile et en aéronautique, à une densité plus faible. Or le poids est
un enjeu majeur dans ces deux industries pour réduire la consommation. 10
9 http://www.3dnatives.com/consommables-3d-310-millions/
10 http://bit.ly/TheseGR10!
guillaume riottot 38/100
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Création des fichiers d’impression 3D
Au fur et à mesure de ma découverte de la Fabrication Additive, j’ai pris conscience de
l’importance de ce qu’il y avait en amont de l’impression 3D : la création des fichiers
permettant de piloter l’impression.
1 – Les logiciels de CAO
Ceux-ci sont créés soit de « toutes pièces » à partir de logiciel de CAO, ou alors
proviennent de scanners ou d’appareils photos qui sont ensuite retravaillés/traités pour
en faire un fichier imprimable.
La création des fichiers d’impression 3D n’est pas aussi simple que de prendre un fichier
CAO (original ou provenant de scan/photos) et de l’imprimer.
En effet les logiciels de CAO, fonctionnent en « surface » c’est à dire, que pour décrire une
forme par exemple un cube, vous tracer les arêtes de celui-ci, puis vous appliquer une
surface sur chacune des faces du cube.
A l’écran vous avez un beau cube, si vous envoyez ce fichier à votre imprimante 3D, celle-
ci ne sera pas capable d’imprimer quoique ce soit.
Une surface n’a pas d’épaisseur et donc n’est pas imprimable, il est donc nécessaire de
préparer les fichiers pour une impression, en transformant les « surfaces » en « paroi »,
en soudant les différents éléments géométriques simplement « posés » dans le cas de la
CAO. Créant ainsi un objet dit « watertight » (étanche) qui sera lui, réalisable par
l’imprimante.
Les logiciels de CAO, qui jusqu'à il y a peu ne travaillait que les surfaces, évoluent et
commencent à intégrer la conception de l’intérieur de l’objet dans ses fonctionnalités.
Ils commencent également à prendre en compte, les matériaux utilisés et ou utilisables
par les imprimantes pour laquelle l’objet est créé.
Plusieurs logiciels intègrent la possibilité de tester les contraintes mécaniques de l’objet,
ou encore la possibilité de créer les « chemins » nécessaires pour la connectique (câblage,
carte, etc.) permettant une intégration rapide et simple de l’électronique. Tout récemment
guillaume riottot 39/100
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Autodesk a développé une fonction permettant de dessiner le circuit électronique qui
serait imprimé en même temps que l’objet.
2 - L’Acquisition d’images – Il existe deux méthodes :
a) Scanner 3D
Il existe différents types de Scanner, utilisant des technologies différentes , qui permettent
de créer un fichier 3D, certains utilisent des infrarouges, d’autres des lasers, d’autres
encore des mires laser tout en prenant des photos de l’objet « capturé » afin d’en
reproduire le rendu.
Les différentes technologies permettent des rendus et une précision des détails très
différents.
Les fichiers 3D créés par les scanners 3D ne sont pas exploitables immédiatement en
impression, tout d’abord le fichier envoyé est un nuage de points, un algorithme va ensuite
« relié » ces points pour en faire un « mesh » ou un maillage. Ensuite, en fonction de la
qualité de l’acquisition, il y aura plus ou moins de retouches pour corriger ce maillage. Ces
corrections sont réalisées par des designers, qui corrigent, remodèlent, « ferment » les
formes ouvertes. Le Scanner 3D permet de gagner du temps dans le cas de la reproduction
d’une pièce ou retro-engineering, mais n’élimine pas une étape humaine de CAO
b) La photogramétrie
A partir d’une multitude de clichés photographiques, pris sous différents angles, un
algorithme permet de réaliser un rendu 3D d’un objet, paysage, bâtiment etc. Cette
technique a pour avantage la rapidité de la prise de clichés photographiques, permettant
ainsi de capturer un objet ou un personnage en mouvement.
Comme les Scanner 3D, cette technique n’est pas suffisante pour envoyer le fichier acquis
directement à l’impression, une étape primordiale, de vérification, correction est
nécessaire pour réaliser une impression de qualité.
guillaume riottot 40/100
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Dans le monde de l’impression 3D, il existe une multitude de formats de fichiers
correspondants, soit à des matériels d’impression, soit à des logiciels de CAO. Dans cette
multitude il n’existe pas de standard comme dans le monde de l’impression avec le PDF.
La conséquence de cette diversité est souvent une incompatibilité qui nécessite de
réaliser des conversions supplémentaires des fichiers.
Néanmoins, deux formats sont largement utilisés et permettent de répondre à la plupart
des besoins :
1@ Le!.STL!–!Standard!Tessalation!Language,!crée!par!3D!Systems!pour!décrire!le!
fichier!CAO!à!une!imprimante!
Le!.STL!est!aujourd’hui!le!format!le!plus!commun!et!le!plus!utilisé!par!les!
imprimantes!3D.!!Par!contre!ce!format!ne!permet!de!pas!définir!les!couleurs!ou!la!
texture!d’un!objet.!
!
2@ Le!.OBJ,!ce!type!de!fichier!en!plus!de!fournir!les!informations!nécessaires!pour!
décrire!et!réaliser!l’objet,!fournit!également!la!texture!de!celui@ci!permettant!d’en!
faire!une!impression!couleur.!
!
Ce foisonnement de format rappelle les premiers jours du Web et les débuts de
l’impression numérique avant que ne s’impose des standards comme le PostScript et plus
tard le PDF, ou comme dans l’internet l’HTML 5 fait disparaître le langage flash.
Face à ces complexités pour le commun des mortels, de multiples initiatives de
constructeur, fabricant de logiciels ou même d’indépendants apparaissent pour
développer des applications qui permettraient à tout un chacun de capturer ou concevoir
un objet en 3D aussi simplement que possible. La quête de la « Killer App » est lancée. 11
11
http://bit.ly/TheseGR11 ou https://sprout.hp.com/
guillaume riottot 41/100
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Dernièrement Google a annoncé qu’il mettrait dans les mains des utilisateurs finaux pour
la fin de l’année 2015 le Projet Google Tango. Ce projet de Google a pour objectif de
réaliser la capture en 3 dimensions à partir d’un simple smartphone.12
12
http://www.3ders.org/articles/20150204-google-project-tango-3d-scan-technology-could-be-coming-
to-smartphones-this-year.html
guillaume riottot 42/100
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PARTIE
DEUX
guillaume riottot 43/100
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Partie Deux – Le marché et les applications de la Fabrication
Additive
Perspectives
Les perspectives de la Fabrication Additive sont enthousiasmantes et l’engagement du
Président des Etats-Unis, Barack Obama au cours du discours de l’union du 13 février 2013
en est une preuve :
« There are things we can do, right now, to accelerate this trend. Last year, we created our
first manufacturing innovation institute in Youngstown, Ohio. A once-shuttered
warehouse is now a state-of-the art lab where new workers are mastering the 3D printing
that has the potential to revolutionize the way we make almost everything. There's no
reason this can't happen in other towns. So tonight, I'm announcing the launch of three
more of these manufacturing hubs, where businesses will partner with the Departments of
Defense and Energy to turn regions left behind by globalization into global centers of high-
tech jobs. And I ask this Congress to help create a network of fifteen of these hubs and
guarantee that the next revolution in manufacturing is Made in America. »
« Il y a des choses que nous pouvons faire, dès maintenant, pour accélérer cette tendance.
L'année dernière, nous avons créé notre premier institut d'innovation de fabrication à
Youngstown, Ohio. Un entrepôt désaffecté est devenu un laboratoire à la pointe de la
technologie où de nouveaux travailleurs maîtrisent l'impression 3D qui a le potentiel de
révolutionner la façon dont nous fabriquons presque tout. Il n’y a aucune raison pour que
cela ne puisse se faire dans d'autres villes. Alors ce soir, j’annonce le lancement de trois
autres de ces centres d’innovation de Fabrication, où les entreprises seront en partenariat
avec les ministères de la Défense et de l'énergie pour transformer les régions délaissées
par la mondialisation en centres mondiaux d’emplois de haute technologie. Et je demande
au Congrès d’aider à créer un réseau de quinze de ces pôles et de garantir que la
prochaine révolution dans le secteur manufacturier soit « Made in America » » .
guillaume riottot 44/100
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Le Marché
Les potentialités du marché de la Fabrication Additive sont impressionnantes. Le Cabinet
d’Etude Wohlers Associates estime que d’ici 2017, le marché de l’impression 3D triplerait,
une autre étude provenant du portail statistiques Statista, estime que le marché mondial
passerait de 1,7 Milliard de Dollars en 2011 à 10, 8 Milliards en 2021. La même source
estime que le marché des matériaux et des services liés serait multiplié par 4, 5 entre
2014 et 2018 (de 3,8 à 16,1 Milliards) 13
!
Une autre société d ‘étude, qui au vu du développement majeur de cette industrie, a
estimé la taille du marché en 2013, matériels, matériaux et services associés à 2,5
Milliards et prévoit un marché de 8 Milliards en 2014 pour atteindre 16,2 Milliards en
2018 soit une croissance annuelle de près de 45,7 % (CAGR) (étude Canalys) 14
!
!
Il faut noter également que le marché des imprimantes 3D qui a connu un fort
développement ces dernières années par l’engouement des « maker » et autres
hobbyistes est en train de s’ouvrir à l’avantage des entreprises qui découvrent les
bénéfices et les avantages de la Fabrication Additive pour leur activité.
13 http://www.statista.com/statistics/261693/3d-printing-market-value-forecast/
14 http://www.canalys.com/newsroom/3d-printing-market-grow-us162-billion-2018
guillaume riottot 45/100
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Une étude de Gartner du mois de septembre 2013 estime que les entreprises
représenteront plus de 80% des revenus liés au marché des imprimantes 3D et une part
non négligeable des achats d’imprimantes 3D.
Ci-dessus, une étude de Gartner, indique l’évolution de la répartition des achats
d’imprimante 3D entre le particulier et l’entreprise. Le particulier sera clairement un fort
contributeur à l’achat d’unité (par forcément en chiffre d’affaire.) Par contre il est clair que
c’est dans le secteur de l’entreprise que se fera la croissance du marché du consommable
(matériaux).
!
Dans le cadre de l’adoption de la Fabrication Additive, par les entreprises, il apparait
d’après l’étude de PWC et Zpryme qui date de février 2014 (US), que près d’un tiers des
gros industriels américains en est déjà équipé.
Il est également à noter que les entreprises de moins de 500 employés ne sont pas en
reste par rapport aux entreprises plus importantes, avec 59% des petites entreprises
guillaume riottot 46/100
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contre 75% pour les plus importantes, qui expérimentent la FA pour déterminer comment
celle-ci peut être utilisée, ou en l’utilisant pour le prototypage et voir même pour produire
pour 10% d’entre elles. 15
En conclusion, La Fabrication Additive, classée troisième technologie de l’année 2015 par
Gartner, représente un marché en pleine croissance aussi bien en B2B qu’en B2C. Bien que
les différentes estimations des
cabinets d ‘étude divergent en
valeur absolue, la tendance est
nettement à la croissance et bien
qu’elle ne représente à ce jour
qu’une infime partie du marché
industriel, la Fabrication Additive
est amenée dans les deux
décennies à venir à prendre une
part d’autant plus importante que
ses possibilités bouleverseront
l’industrie traditionnelle, non pas
en la remplaçant, mais en
infiltrant toutes les parties de
celle-ci la rendant plus agile, plus
économique et potentiellement
plus durable pour la planète.
15 http://www.pwc.com/us/en/technology-forecast/2014/3d-printing/features/future-3d-printing.jhtml
guillaume riottot 47/100
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La 3D à la maison …
Les médias et certains spécialistes voient déjà les imprimantes 3D envahir les foyers
comme l’on fait les ordinateurs, puis les tablettes, néanmoins Terry Wohlers, l’auteur du
Wohlers Report, une des références dans le domaine de la FA, n’est pas de cet avis et lors
de la dernière conférence Inside 3DPrinting, il a clairement dit : « L’idée qu’il y est une
imprimante 3D dans chaque foyer est un mythe »
Cette affirmation se baserait sur les éléments suivants : tout d’abord cela impliquerait que
le client serait également le fabricant. Aujourd’hui les matériels de FA, ne permettent pas
de réaliser des objets finis dans différents matériaux, de plus les temps de production sont
trop longs pour un consommateur qui est toujours plus « pressé » de satisfaire son besoin
ou son envie.
De plus, le consommateur ne s’intéresse pas, dans la majorité des cas, au comment un
objet est fabriqué, ce qui l’intéresse c’est le produit fini.
Si la 3D, n’envahira pas massivement les foyers pour la fabrication de tous les produits,
elle sera néanmoins présente pour satisfaire certains de nos besoins comme l’a permis
l’ordinateur. Le mode de fonctionnement du foyer ne sera pas transformé, mais enrichi par
un nouvel outil permettant de répondre à certains besoins.
Structure du marché
Le marché de la FA est particulier, en effet, les constructeurs n’ont pas de force de vente
directe. La plupart des ventes se fait via un réseau de distribution. Cette distribution est de
plus très éclatée, il n’existe pas, hormis pour la distribution des machines grand public, de
distributeurs généralistes. Le marché étant très orienté technique et industrie, celui-ci est
très segmenté. Un distributeur dans le domaine médical, n’aura que peu de chance de
pouvoir s’imposer dans un autre domaine comme l’aéronautique. Les besoins des clients
ainsi que leur langage étant très spécifique, un ingénieur commercial ou un technicien du
médical ne pourra que difficilement « communiquer » avec son interface au sein d’une
guillaume riottot 48/100
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entreprise de l’aéronautique, rendant complexe, voir impossible, une relation commerciale
basée aujourd’hui sur des besoins client très techniques.
Néanmoins avec l’émergence de l’impression 3D « grand public » ou de produits « grand
public » issus de la FA, cette spécialisation se réduit petit à petit.
Aujourd’hui l’entrée de gamme est principalement basée sur la technologie FDM. Les
acteurs sont multiples, il existe tout de même une offre de produit en SLA
(Stéréolithographie) et DLP. Dans les prochaines années une offre en SLS devrait
également voir le jour. Ces nouvelles offrent permettraient un développement de
l’impression économique d’autres matières comme le métal et certains polyamide.
D’après Terry Wohlers, il y aurait environ 200 constructeurs de matériels dans cette
gamme de prix dont près de 50 % Asiatiques.
Moyen et haut de gamme : Sur ce segment de marché, les technologies utilisées pour la
FA sont très diverses et à part les deux grands acteurs du marché qui ont dans leur
gamme presque toutes les technologies (3DSystems et Stratasys), la plupart ne
développent que des matériels basés sur une, voir deux technologies maximum.
Les fabricants de matériaux
Il existe deux groupes de fabricants de matériaux, le premier serait sur le modèle des
fabricants de copieurs et imprimantes, le fabricant de matériel, produit également le
matériau utilisé par son équipement. Bien évidemment, le principe de la lame de rasoir
étant en trame de fond, les prix sont souvent exorbitants, le plastique utilisé dans
l’industrie coûte 4 fois moins cher.
Enfin il y a les « indépendants » qui développent des matériaux plus économiques
compatibles avec les équipements et qui pousse la filière entière au développement de
nouveaux matériaux.
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Les nouveaux entrants
Très récemment, HP a annoncé un matériel de Fabrication additive qui devrait être lancé
courant 2016. Cette annonce est d’autant plus intéressante que mis à part la technologie
développée, HP apportera à ce secteur d’activité un réseau de distribution et une force de
vente plutôt orientée Services qu’Industries.
Il sera intéressant d’observer et étudier la stratégie d’HP dans la conquête de ce marché
prometteur mais assez éloigné aujourd’hui de leur cœur de métier
Les prestataires ou le 3DPaaS (3DPrinting as a Service)
Avec la démocratisation de la Fabrication, et dans la lignée des pionniers comme
Materialise, Shapeways, Pnoko ou Sculptéo, de nombreuses sociétés se sont développées
dans l’offre de 3DPaaS pour répondre aux besoins croissants des entreprises en
impression et en particulier dans le choix des matériaux et des technologies d’impression.
Ce secteur est en forte croissance et la société Shapeways a récemment annoncé qu’elle
produisait 181.000 objets par mois, et tout dernièrement Amazon a déposé un brevet
concernant l’impression d’objet dans ses camions de livraison.
Egalement avec l’avènement des « petite » imprimantes 3D, une offre de plateformes de
mise en relation de créateur d’objet 3D avec des possesseurs d’imprimantes s’est
rapidement développé, une des premières est la plateforme 3DHub 16,
d’origine
néerlandaise, recense plus de 10.000 imprimantes de par le monde. Le principe est
simple, vous avez besoin d’imprimer un objet, mais vous n’avez pas d’imprimante, vous
renseigner votre emplacement, la plateforme vous propose les imprimantes, en fonction
des matériaux ou de la technologie que vous désirez proche de chez vous, la plateforme
vous propose alors une mise en relation avec un « prestataire ». La plateforme prend une
commission sur la transaction financière. Et comme la plupart des plateformes de mise en
relation, clients et fournisseurs se notent mutuellement. La grande distribution s’implique
16 https://www.3dhubs.com/!!@!!http://bit.ly/TheseGR16!
http://myminifactory.com/!
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également dans le déploiement de système d’impression 3D sur les points de ventes,
après Top Office, Auchan fait un test grandeur nature dans le nord de la France et
l’enseigne de bricolage Leroy Merlin, a organisé un tour de France de démonstrations de 2
jours dans près de 120 magasins pour faire connaître la technologie, et a également lancé
son premier « FabLab » l’Atelier. 17 18
Freins à la croissance et au développement
Un des freins au développement de la FA, serait le manque de formations adaptées à la
création de fichier 3D pour l’impression. Au cours d’une causerie au musée du design de
Londres, le fameux designer Jon Ive indiquait l’absence de formation à la conception de
prototype physique, « Beaucoup de designers que je rencontre en entretien d’embauche
ne savent rien construire, parce que les ateliers de design dans les écoles coûtent cher
alors que les ordinateurs sont bon marché » On oublie que designer un objet dans la vraie
vie est plus complexe que sur un écran « c’est tragique (que les étudiants) passent quatre
ans de leur vie a étudier le design d’objet en 3D sans en fabriquer un seul »
Cette réalité dans les écoles de design est encore plus vraie dans l’éducation scolaire.
Un autre frein au développement de l’impression 3D, serait également les différents
brevets qui existent sur les technologies, entrainant dans certains cas une forme de
monopole empêchant un développement de ces technologies, tant dans leur évolution
techniques qu’économiques. Cela pourrait changer ou en tout cas s’assouplir, comme me
l’indiquait Davide Sher senior writer pour « 3D PrintingIndustry.com » : « les acteurs
possédant des brevets n’attaquent pas systématiquement les utilisateurs de leurs brevets,
par contre dès qu’ils commencent à réaliser un revenu conséquent, là c’est une autre
affaire », comme dans le cas de 3DSytems contre FormLabs.
17
http://www.leroymerlin-angers.fr/atelier/
18
http://www.bloomberg.com/bw/articles/2014-04-10/staples-wants-to-bring-3-d-printing-to-the-
masses
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Egalement, à ce jour, il existe pléthore de plateformes de « dépôt » de fichiers « open
source », permettant à tout un chacun de déposer des fichiers 3D. Mais il n’existe pas
encore de plateforme « fédérante » par la pertinence des designs, ni de système
permettant de trouver simplement. Le « Google » du fichier d’impression 3D est encore à
créer. Il paraît évident que le jour où, soit par reconnaissance d’image, soit par un autre
dispositif, un utilisateur pourra décrire ce qu’il cherche, aussi facilement que dans un
moteur de recherche « classique », et trouver. Alors le téléchargement et l’impression
« domestique» prendront sans aucun doute leur envol. En attendant cette possibilité
grand public, se développent des plateformes « professionnelles » permettant aux
designers et industriels de réaliser des transactions facilement avec des fichiers
« propres » tout en évitant le piratage 19
« Le site MakingSociety.com (que j’ai mis en ligne) référence les sites qui mettent a
disposition des fichiers 3D. Il y en a bien une centaine, et le problème de ces sites c’est
que leur offre en objet est vraiment pauvre. Cela n’a pas d’intérêt. Qui investirait entre
1000 et 3000 euros dans une imprimante et imprimerait des « petits bouts de
plastique » ?
Ce n’est pas là que cela va se passer. » - Mathilde Berchon
Un des éléments qui manquerait à la Fabrication Additive pour connaitre un
développement encore plus rapide, et là je ferai un parallèle avec l’impression classique
c’est l ‘équivalent du PDF pour la 3D. Avant le PDF il était complexe et ardu de pouvoir
imprimer un document quel que soit l’imprimante ou la presse utilisée, aujourd’hui ce type
de fichier permet dans 90% des cas une impression irréprochable.
Sécurité et conformité des objets issus de l’impression 3D
Les normes de sécurité sont une des problématiques à laquelle la Fabrication additive se
heurte. Le marché et la technologie étant encore très jeunes, toutes les règles de sécurité
et de conformité des pièces et objets qui existent doivent être adaptées, modifiées pour
19 http://www.3discovered.com/
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répondre à ce nouveau procédé. Comment pourra-t-on assurer que le fichier imprimé sur
l’imprimante 3D « A »avec le matériau B, sera « conforme» aux spécificités originelles du
produit ?
Comment s’assurer qu’un fabricant de plaquette de frein en impression 3D aura utilisé le
bon matériau ?
Copyright et propriété intellectuelle
Le copyright aujourd’hui, de par la jeunesse de l’impression 3D, n’est pas encore un frein
au développement de la 3D. Comme au tout début du téléchargement de musiques celui-
ci n’était pas impactant pour les maisons de disques car n’étant pas donné à tout le
monde, car il fallait bidouiller, et savoir comment télécharger, mais, la vulgarisation des
moyens de téléchargement, ont obligé les « majors » à réagir.
Là, le piratage ne concernera pas qu’un pan de l’industrie, mais bien toutes les industries,
comment réagiront-elles, comment pourront-elles empêcher quelqu’un de scanner un
objet dans un magasin et de le reproduire chez lui, voire même d’en modifier son usage,
ses dimension pour le faire sien ?
Comment sera juger l’adaptation d’un objet ? Quelle sera la définition d’un objet ? Qu’est
ce qui sera considéré comme piratage ou comme re-création, là encore l’univers de la
musique est un bon exemple où ces dernières années les « majors » se battent contre les
« remix» d’œuvres leur appartenant.
Qu’est-ce qui définira un objet ? Son design ? Son usage ? Le matériau utilisé ? Une pièce
mécanique « déposé » en métal mais qui serait reproduite en plastique sera-t-elle une
contrefaçon ?
Coût d’impression
Le coût de l’impression 3D est encore trop important, à ce jour, pour que celle-ci
remplace la fabrication traditionnelle, mais déjà divers acteurs ont développé des produits
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qui soit réutilisent les déchets plastiques20
, soit permettent de recycler les PLA. 21
On peut
aussi s’attendre à une baisse des prix lorsque le marché atteindra des volumes qui
obligeront les différents acteurs des matériaux pour imprimante à baisser les prix pour
gagner des parts de marché.
Un autre frein de la Fabrication Additive aujourd’hui est que, les imprimantes 3D ne
permettent pas encore de mélanger différents matériaux aisément. Pour produire des
appareils électroniques par exemple il est encore nécessaire d’assembler, mais là encore
les avancées sont telles et les enjeux tellement importants que tous les constructeurs
travaillent à la conception d’unité de production associant FA et robotique pour réaliser
des objets assemblés. Une des premières initiatives dans le domaine vient d’être montrée
au CES 2015 à Las Vegas, où la société Voxel8, a présenté la première imprimante 3D
permettant d’imprimer le circuit imprimé en même temps que l’objet.22
Finition de l’objet
L’impression 3D ne permet pas encore dans de nombreux cas d’imprimer un objet « prêt à
vendre » et nécessite une finition (polissage, etc) qui peut représenter jusqu'à 30% des
coûts et délais pour avoir un produit vendable. Par contre, ce critère n’est d’aucune utilité
pour toutes les pièces cachées des différents produits de notre quotidien (cf roue crantée
d’une machine à laver par exemple).
20 http://cubify.com/en/EKOCYCLE
21 http://www.extrusionbot.com/product/the-eb2/
22 http://www.voxel8.co/
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Applications de la Fabrication Additive
Selon une enquête réalisée sur 100 fabricants industriels américains, les 2/3 de ceux-ci
expérimentent, ou utilisent la FA pour leur activité (PricewaterhouseCoopers oct.201423)
Une étude du Cabinet Wholers donne également des indications sur les différents
secteurs utilisant l’impression 3D et les applications qu’ils en font :
23 http://www.pwc.com/en_US/us/technology-forecast/2014/issue2/features/future-3d-printing.jhtml
Comment utilisés vous l’impression 3D ?
Experimentation pour en
connaitre les applications ?
Prototypage seul
Prototypage et production
Développement de produit impossible
à faire traditionnellement
Production de pièces/produits finis
ne font rien
28,9 %
24,6 %
9,6 %
2,6 %
0,9 %
33,3 %
Additive manufacturing worldwide by activities:
Source: Wohlers Report 2010La Fabrication Additive dans le monde par activité
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Prototypage Rapide
C’est l’application reine des ces 30 dernières années, depuis la fin des années 80 et
l’émergence de la FA, les grands industriels ont recours à l’impression 3D pour valider leur
preuve de concept, permettre d’accélérer, de réduire les coûts et d’accélérer les temps de
mise sur le marché des produits. Avec la baisse des coûts des matériels et le
développement des 3DPaaS, le prototypage rapide se démocratise permettant à de
nombreuses entreprises de petite taille d’en profiter. Unilever utilise le protoypage pour la
conception de ses moules, ce qui leur permet de 40% pour la création des moules.
Outillage
La FA est également très utilisée pour l’outillage. En permettant de réaliser un outil
(souvent unique) pour une chaine de production, d’optimiser un outil à moindre coût ou
encore d’imprimer des outils spécifiques à distance. Dans le domaine de l’outillage, la FA
permet de réduire les coûts de fabrication, de stockage ainsi que les délais
d’approvisionnement. Elle assouplit fortement le développement de nouveaux outils dans
le domaine de la robotique industrielle, permettant à celle-ci de modifier sa chaine de
Additive manufacturing worldwide by utilizations:
Source: Wohlers Report 2010
La Fabrication Additive dans le monde, son utilisation
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montage rapidement et économiquement rendant ainsi possible de produire des séries
toujours plus courte. Le dernier exemple en date qui a été particulièrement relayé, est
l’envoi puis l’impression dans la station spatiale internationale d’une clé à cliquet. 24
La société Stratasys estime que la FA permettrait une réduction des coûts d’outillage sur
certaines applications qui se situerait entre 50 et 95% et permettrait d’accélérer la mise
sur le marché d’un produit de 30 à 80%.
!
Fabrication Rapide
Cette application permet aux industriels de produire très rapidement une pièce. Elle
permet ainsi d’éviter les lourds process de production industrielle, ou de pouvoir fournir
une pièce détachée manquante ou « non suivi » (obsolète).
Cela permet aux entreprises de réduire sensiblement le nombre de pièces détachées en
stock, et donc de réaliser des économies.
La compagnie maritime MAERSK a installé cet été des imprimantes 3D dans ses navires
afin de permettre à l’équipage de produire des pièces en plastique ABS pour remplacer
des pièces cassées.
Certes uniquement certaines pièces peuvent être produites, mais le mouvement est lancé
et l’on peut imaginer que prochainement l’équipage sera à même de produire également
des pièces métalliques25
Personnalisation de masse
Bien que les machines de FA, ne puissent pas encore concurrencer les méthodes de
fabrication traditionnelle sur le terrain de la rapidité ou de la productivité, on peut déjà
imaginer de réaliser des personnalisations de masse. L’opérateur Orange, en partenariat
avec Sculptéo, a proposé à la fin de l’année 2014, un service de personnalisation de
coques de téléphone portable.26
Encore plus récemment une compagnie de téléphonie
24 http://www.space.com/28095-3d-printer-space-station-ratchet-wrench.html
25
http://3dprint.com/9021/maersk-ships-3d-printers/
26
http://orange.sculpteo.com/
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mobile japonaise propose d’imprimer différents modèles de coque de mobile désigner par
Keita Suzuki 27
que l’on peut personnaliser.
Et l’un des plus importants fabricants de matériels, 3DSystems, travaille d’arrache pied au
développement d’une Fabrique3D afin de permettre une personnalisation de masse. 28
Production de masse
Aujourd’hui, la Fabrication Additive ne permet pas de réaliser des productions de masse,
mais la Deloitte University, insiste non pas sur le remplacement des outils de production
traditionnels mais plus sur une hybridation de la production.
Les coûts de développement, de production de moules, de chaine de montage, etc. font
que les coûts de fabrication peuvent représenter jusqu'à 93% des coûts du produit fini.
Dans ces circonstances, la Fabrication Additive est une solution intermédiaire idéale pour
une production réduite.
Il est donc indispensable pour une entreprise d’étudier le seuil de rentabilité entre le
moulage par injection, ou d’autres techniques et la Fabrication Additive
Une jeune entreprise de service d’impression 3D (3Dmoniak), a pu établir que pour une
production de 300 « vaches publicitaires », il était plus économique et équivalent en
temps de la réaliser en impression 3D.
On peut imaginer que dans les années à venir avec les développements de « mini-usine »
et les besoins de plus en plus spécifiques des clients, ce seuil évoluera à l’avantage de la
FA. Pour faire un parallèle avec l’industrie des arts graphiques, en 20 ans les presses
numériques sont passées de 3 pages couleurs minute recto seul à 2000 pages couleur
recto/verso par minute.
27
http://www.productdesigncenter.jp/project/ - http://www.3ders.org/articles/20150127-kddi-launches-
3d-design-and-printing-service-for-smartphone-cases.html
28 https://www.youtube.com/watch?v=UFb3TkC7OMo
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Supply Chain
Aujourd’hui la Fabrication Additive, n’est encore que peu utilisée pour répondre aux
problématiques de la Supply Chain, néanmoins les avancées dans le domaine laissent
supposer que la Supply Chain intégrera très prochainement cette technologie pour
répondre aux problématiques que sont : les délais, le transport, les coûts de stock, l’impact
environnemental.
Imaginons un réparateur ou même un client final ayant besoin d’une pièce de machine à
laver, il commande sa pièce en ligne, reçoit un code qui lui permet d’imprimer la pièce soit
chez lui s’il est équipé, soit chez un 3DPaaS. Ce genre de scénario affectera la Supply
Chain. Une étude de PwC estime que 30% des fabricants pensent que l’émergence de
l’impression 3D provoquera la restructuration de leur Supply Chain.
Robotique
L’impression 3D est intimement liée au développement de la robotique, de par sa
versatilité, sa souplesse et son coût abordable. Les roboticiens ont profité à plein de cette
liberté qui a permis de développer des preuves de concept plus rapidement et plus
efficacement.
Cela est particulièrement vrai pour les roboticiens amateurs.
Défense
L’intendance est le nerf de la guerre des opérations militaires, c’est pourquoi l’armée
s’intéresse particulièrement à la Fabrication Additive. Tout d’abord pour permettre à ses
soldats de produire les pièces manquantes ou cassés rapidement. Mais aussi pour
imprimer des médicaments, des prothèses, de la nourriture, etc. La possibilité de ne
transporter que le strict nécessaire est essentielle pour permettre un déploiement et une
mobilité accrue. La réussite d’une opération militaire dépend fortement de l’intendance et
l’impression 3D de par sa versatilité et sa souplesse est une solution plus que réaliste.
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Aéronautique.
L’aéronautique est un des secteurs qui utilise déjà massivement la Fabrication Additive,
non plus pour le seul prototypage, mais bien pour produire des pièces utilisées dans les
avions. Du conduit d’air, aux ailettes de réacteur en passant par les injecteurs de réacteur.
L’aéronautique met en place tous les outils nécessaires pour développer la Fabrication
Additive à grande échelle.29
Une récente analyse de PWC indique que les compagnies
aériennes pourraient économiser jusqu’à 1 milliard de dollars par an si 15% des pièces
détachées étaient imprimé en 3D. Et si aujourd’hui Boeing imprime en 3D près de 300
pièces pour ses avions, le constructeur de réacteur GE, est en train de développer des
« Micro-Usines » pour réaliser une production de 45.000 injecteurs permettant une
économie allant jusqu'à 75% des coûts de production 30
Industrie Spatiale
La Fabrication Additive est une application très importante non seulement comme nous
l’avons vu précédemment pour permettre la fabrication d’outil ad-hoc à partir de
matériaux transportés depuis la Terre, mais également pour la construction de base extra-
terrestre. L’ESA a présenté à la fin de l’année 2014 un projet de construction de base
lunaire à partir de robot de fabrication additive utilisant principalement les matériaux
présents sur la lune.31
Industrie Automobile
Comme l’aéronautique, l’industrie automobile utilise la Fabrication Additive depuis
longtemps dans ses bureaux de Recherches & Développement ou de design. On peut
supposer qu’avec l’accélération des possibilités de celle-ci, l’industrie automobile
intégrera de plus en plus de pièces imprimées en 3D, comme nous l’avons développé
précédemment, l’impression 3D de pièces au design optimisé ou utilisant des matériaux
29 !http://www.msn.com/en@us/video/other/coming@soon@3@d@printed@jet@engines/vi@BBcdwuJ
30
http://www.pwc.se/sv_SE/se/verkstad/assets/3d-printing-and-the-new-shape-of-industrial-
manufacturing.pdf (page 6 et 14)
31 http://www.esa.int/fre/ESA_in_your_country/France/Construire_une_base_lunaire_en_impression_3D
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plus légers, permettront aux véhicules d’être moins énergivore. Par ailleurs la FA va
permettre une gestion des stocks de pièces détachés beaucoup plus économique. Le
constructeur ou son sous-traitant n’enverra plus une pièce physique dans une concession
mais enverra un fichier 3D de la pièce pour production sur place. Finit les stocks et les
délais.
Dernièrement une toute nouvelle société d’impression 3D de 2 personnes,
Dismen3D.com, a scanné l’un des engrenages d’une vielle boite de vitesse anglaise puis l’a
imprimé en ABS pour le plus grand bonheur de son client collectionneur. La longue traine
chère à Chris Anderson32
revient en force dans le monde physique.
Sport
Les instruments de numérisation en 3D associés à l’impression 3D, permettent
aujourd’hui de développer pour les sportifs de haut niveau des chaussures, des raquettes,
etc parfaitement adaptés à leur physiologie. Dans le cadre de mon activité, j’ai eu le plaisir
de rencontrer et d’interviewer Astrid Guyart, vice-championne du monde de fleuret 2013,
celle-ci souffre d’une tendinite chronique au coude de son bras armé depuis bientôt 2 ans.
Suite à la lecture d’un article sur l’équipe d’escrime du Japon aux JO de Londres, dont les
membres avaient tous une poignée adapté à leur main. « L’idée a émergé. A partir d’une
poignée existante, j’ai fait des tests avec l’école supérieure d’ostéopathie pour calculer les
contraintes qui passent dans mon bras, ensuite nous avons scanner la poignée, fait un
modèle élément fini pour retrouver les résultats des tests réalisés, puis on optimisera la
poignée pour faire le design qui génère le moins de contraintes dans mon bras pour limiter
les efforts et répartir ceux-ci sur d’autres tendons. »
Environnement
Les différentes initiatives pour récupérer la matière plastique pour en faire de la matière
d’impression, les développements en impression 3D de nanoparticules, la réduction des
32
Chris Anderson auteur des ouvrages « The Long Tail » et de « Maker »
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cycles de fabrication, ainsi que la réduction des distances de transport, sont déjà de bons
exemples d’application de la 3D pour l’environnement
L’utilisation de matières plus légère ainsi que l’optimisation des designs des pièces sont
également un des nombreux avantages de l’impression 3D pour l’environnement. La
compagnie aérienne Virgin pense économiser jusqu'à 1 million de dollars par avions en
carburant simplement en ayant redesigné les bras articulé des écrans des sièges. GE qui a
également redesigné des supports pour ses réacteurs qui pèsent 84% de moins ! 33
L’impression 3D de permet également de se réapproprier et relancer des techniques
anciennes, par exemple le studio d’architecture Rael San Fratello s’est réapproprié la
technique de climatisation qui consistait a faire passer de l’air au travers d’un pot en terre
cuite rempli d’eau, en imprimant en 3D des briques aux formes complexe impossible à
réaliser de manière traditionnelle. 34
L’impression 3D est également une technologie importante pour contrer l’obsolescence
programmée.
Industrie du Sexe (Sex Toys)
Ce marché estimé à près de 13 Milliards de dollars, est un secteur des secteurs dynamique
de l’impression 3D ou l’exemplaire unique et la personnalisation sont des atouts de vente
importants. Associé à la réalité virtuelle, l’interconnexion, l’impression 3D permettra de
répondre aux fantasmes les plus uniques. 35
Confection
Bien que frémissant, on sent dans le monde de la confection un réel intérêt pour
l’impression 3D qui dans un secteur hyper-créatif et soucieux de se différencier est un
outil fantastique de « libération » de créativité.
33
Accenture – 3D Printing’s disruptive potential – page 4 (en annexe)
34
http://www.emergingobjects.com/projects/cool-brick/
35
http://3dprintingindustry.com/2015/01/30/pornstars-getting-physical-eroticarts-3d-printing/ -
http://motherboard.vice.com/blog/scanning-the-future-of-3d-printed-sex-toys-nsfw
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La Fabrication Additive, permet aussi bien de créer très rapidement des preuves de
concept, mais également de réaliser des vêtements, accessoires, en petites quantités
voire personnalisées. A titre d’exemple Louis Vuitton a développé des « parc de formes »
pour ses chaussures faites sur mesure, remplaçant un process long et couteux par
l’impression 3D de ces formes.
Bijouterie
C’est un des secteurs qui sera parmi les premiers à être 3DTransformé (e-transfo), en
effet les solutions de stéréolithographie (SLA) utilisant des résines ne laissant pas de
cendres. Il s’agit d’une aubaine pour ce secteur ou la personnalisation, voire l’exemplaire
unique est très demandé. Cette démocratisation de la création permettra aussi
l’émergence de nouveaux acteurs dans ce secteur
Design
Le design, après le prototypage est le secteur qui profite le plus de la Fabrication Additive,
enfin les designers disposent d’un outil simple, rapide et économique qui leur permet de
faire rentrer dans la réalité leur œuvre.
Cette démocratisation a également permis l’émergence de designers qui développent des
produits basés sur leur imagination et leurs besoins développant ainsi de manière
spectaculaire leur créativité. GE a récemment lancé un concours de Design avec pour
thème le réfrigérateur, l’originalité et la pertinence des créations gagnantes méritent
d’être cité. 36
Samuel Bernier Designer et DA du FabShop, fut l’un des premiers a utiliser l’impression 3D
comme un vrai outil pour designer :
36 https://firstbuild.com/SebastianKerner/rad-reindeer-multi-purpose-fridge-tool/
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« Le Projet RE 37
est le premier projet
de « upcycling » qui m’a permis d’être
connu. On peut utiliser l’imprimante
3D non pas pour faire un prototype,
mais pour faire des objets fonctionnels.
J’ai utilisé l’imprimante 3D pour
transformer des boîtes de conserve en
haltères, cabane à oiseaux, en tasse, en
sablier, etc.… »
Personne ne l’avait fait avant ?
« Non j’ai été le premier à le faire en utilisant l’imprimante 3D »
Architecture
L’impression 3D est une solution simple, fiable et rapide, pour les architectes qui
aujourd’hui pour des raisons économiques et de délais ne réalisent que rarement des
maquettes des bâtiments qu’ils conçoivent. Les représentations 3D à l’écran ne donnent
pas la même impression et ne permet qu’a peu de personnes de se représenter le
bâtiment.
Travaux Publics
La Fabrication Additive est un axe de développement pour le secteur des travaux publics
et les initiatives sont nombreuses. En Chine, une dizaine d’habitations ont été imprimées
pour un prix dérisoire (env. 3500€ chaque), l’impression 3D permettrait également de
faire gagner un temps considérable pour la construction et ainsi de réduire les coûts de
main d’œuvre et de matériaux.
Tout récemment un immeuble a été imprimé en Fabrication Additive.38 39
37
http://project-re.blogspot.fr/
38 http://www.3dnatives.com/imprimees-3d-structures-tremblements/
39 http://bit.ly/TheseGR36 - Impression de maisons : http://bit.ly/TheseGR36-1
http://www.monunivers3d.com/4221/
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Bio-Impression
Les possibilités de la bio-impression sont larges, déjà la société 3D Biosciences imprime
en 3D des tissus de cellules cancéreuses. Et de nombreuses initiatives sont lancées, pour
l’impression de peau, d’os ou encore d’organe. Le gouvernement japonais ayant compris le
potentiel de la bio-impression investit près de 20 Millions d’Euros dans la recherche. 40
Récemment une équipe de l’université du Texas à Austin a inventé une colle « génétique »
qui peut être extrudée, et qui permettrait potentiellement de réaliser des impressions
d’organe. 41
Secteur Médical
Optique
La différenciation et l’importance de son image, font que la FA est une solution
concrète et aboutit pour la réalisation de monture originale et unique.42
Déjà
aujourd’hui les opticiens Lissac propose de l’impression 3D pour développer et valider
des montures sur mesure et personnalisées.
Avec le développement des technologies d’impression multi-matériaux, les montures
seront très vite connectées offrant à leur porteur une multitude de fonctions,
navigation web, téléphonie, mesures médicales etc.
Ophtamologie
La recherche dans ce domaine avance très vite, un professeur de Princeton, Michael
McAlpine, a réussi a imprimer en 3D des LED, sur une matière organique, ouvrant la
possibilité de créer une « lentille » qui stimulerait le nerf optique, permettant ainsi
d’améliorer la vision des malvoyants. Ses recherches ont également permis de
confirmer la capacité de l’impression 3D de construire des éléments multi matériaux
opérationnels.
40 http://www.3dnatives.com/japon-champion-bio-printing/
41 http://www.monunivers3d.com/4216/
42 http://www.protoseyewear.com/
guillaume riottot 65/100
Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014
Prothèses
Depuis déjà 4-5 ans, les prothèses en métal sont régulièrement produites en FA. Cette
technique est d’autant plus intéressante, que la FA permet de réaliser des prothèses
« interne » plus légères parfaitement adaptées au patient, mais également de réaliser
une structure particulière, reproduisant la structure poreuse de l’os afin que celui-ci
prenne « possession » de la prothèse plus facilement et plus vite.
Les travaux de la Professeure Hala Zreiqat de l’Université de Sydney43
, permettent
même d’espérer qu’à terme, la FA pourra construire de l’os, et ainsi permettre un
remplacement à « l’identique » de l’os endommagé, tout en évitant les
problématiques liés aux rejets de greffe.
Avec la démocratisation de l’impression des technologies FDM, et le développement
de nouveaux matériaux, il est facile de réaliser des impressions de prothèses de
mains, à un coût 10 à 15 fois moins cher que précédemment. De plus les fichiers
permettant de réaliser ces prothèses sont en libre accès sur des plateformes comme
Thingiverse. Cette tendance va en grandissant et associée avec l’explosion de la
robotique, le prix des prothèses robotisés va baisser énormément permettant à
encore plus de personnes d’en profiter. 44
Prothèses dentaires
Ce secteur est en train de vivre sa 3D-Transfo à un rythme soutenu et les prothésistes
dentaires s’ils veulent exister demain, doivent dans les plus brefs délais, se former,
s’équiper sans tarder.
Le frein au développement des systèmes permettant à un dentiste de réaliser lui-
même une prothèse dans son cabinet tombe. Aujourd’hui les scanners 3D permettant
de réaliser une image 3D d’une dent à remplacer à un prix qui permet à un cabinet de
43 http://www.3ders.org/articles/20141014-australian-scientists-develop-3d-printed-synthetic-bone-
substitute.html
44 http://www.3ders.org/articles/20150124-flexy-hand-2--filaflex-remix-realistic-looking-prosthetic-hand-
3d-printed-gyrobot.html
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Impression 3D, pourquoi les organisations doivent-elles l'intégrer à leur ADN ?

  • 1. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! THESE PROFESSIONNELLE ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Fabrication*Additive*:** Les*organisations*doivent3elles*l’intégrer*à*leur*ADN*?* ! ! ! ! Guillaume Riottot
  • 2. guillaume riottot 1/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Remerciements* * Vincent!Montet!et!Alexandre!Stopnicki!pour!leurs!conseils!avisés,!leur!confiance,!et!pour! la!qualité!de!la!formation!que!nous!avons!suivis!en!leur!compagnie.! ! A!toute!l’!équipe!enseignante!de!la!Formation!MBA@MCI,!et!en!particulier!à!Yann!Lemort,! Amine!Melouk,!Eric!Munz!et!Jérôme!de!Labriffe.! * La!fabuleuse!#PromodeOuf!qui!tout!au!long!de!l’année!m’a!enrichi!de!ses!connaissances! et!personnalités!et!qui!m’a!soutenue!dans!la!réalisation!de!cette!thèse.! ! Denis!Cuisy!et!David!Serdimet!du!Groupe!Mandarine!pour!m’avoir!aidé!et!soutenu!dans! ma!découverte!du!monde!l’impression!3D.! ! Alexis!et!Orpheas!de!Digitage!pour!m’avoir!fait!découvrir!la!photogrammétrie!et!le!scan! ! Pour!leur!temps,!patience!et!enthousiasme!:!! ! Mathilde!Berchon!!@!auteure!du!livre!:!L’impression!3D!chez!Eyrolles! ! Samuel!Bernier!Designer!et!Directeur!Artistique!du!FabShop.! ! Astrid!Guyart!–!Vice@Championne!du!Monde!de!Fleuret!en!2013.! ! Alexandre!Girard@Reydet–!Technicien!Aérospatiale! ! ! ! Pour!m’avoir!permis!d'utiliser!leurs!infographies!Fabian!Rahm!de!additively.ch! ! Et!bien!sur!ma!famille!et!mon!épouse!pour!leur!support,!conseils!et!corrections.!
  • 3. guillaume riottot 2/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 RESUME ......................................................................................................... 3 SUMMARY .....................................................................................................4! MOTS CLES .................................................................................................... 5! KEYWORDS.................................................................................................... 6! RECOMMANDATIONS SYNTHETIQUES ........................................................ 7! INTRODUCTION .......................................................................................... 10! PARTIE UNE – LA FABRICATION ADDITIVE ................................................ 14! LA FABRICATION UNE CARACTERISTIQUE HUMAINE ................................................................................ 14! QU’EST-CE QUE LA FABRICATION ADDITIVE (FA) ?................................................................................ 14! AVANTAGES – LES DIX LOIS DE LA FABRICATION ADDITIVE......................................................................16! LES DIFFERENTES TECHNOLOGIES DE FABRICATION ADDITIVE..................................................................19! LES MATERIAUX .........................................................................................................................................35! CREATION DES FICHIERS D’IMPRESSION 3D ..............................................................................................38! PARTIE DEUX – LE MARCHE ET LES APPLICATIONS DE LA FABRICATION ADDITIVE..................................................................................................... 43! PERSPECTIVES .............................................................................................................................................43! LE MARCHE................................................................................................................................................ 44! FREINS A LA CROISSANCE ET AU DEVELOPPEMENT ...................................................................................50! APPLICATIONS DE LA FABRICATION ADDITIVE.........................................................................................54! LA FABRICATION ADDITIVE – DEMAIN ......................................................................................................71! PARTIE 3 - LA FABRICATION ADDITIVE : QUEL FUTUR POUR L’ECONOMIE ET LA SOCIETE ?.......................................................................................... 75! L’IMPACT DE L’IMPRESSION 3D SUR L’INDUSTRIE......................................................................................75! QUELLES IMPLICATIONS LA FABRICATION ADDITIVE AURA SUR L’ECONOMIE, LA SOCIETE ET CONSEQUEMMENT SUR LA POLITIQUE ?.....................................................................................................81! LES FABLABS, LE MOUVEMENT « MAKER » ET LE FABLIFE........................................................................83! CONCLUSION .............................................................................................. 87! LES ORGANISATIONS DOIVENT-ELLES SE TRANSFORMER ET INTEGRER LA FABRICATION ADDITIVE DANS LEUR ADN ? ...............................................................................................................................................87! BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................... 92! WEBOGRAPHIE ............................................................................................ 92! INTERVIEWS ................................................................................................ 93! INTERVIEW DE MATHILDE BERCHON AUTEURE DE L’IMPRESSION 3D-EDITION EYROLLES .....................93! INTERVIEW INGENIEURE AEROSPATIALE....................................................................................................96! INTERVIEW TECHNICIEN AERONAUTIQUE (BINOME DE A INGENIEURE).................................................98! ANNEXE .......................................................................................................99!
  • 4. guillaume riottot 3/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Résumé Peu connu du grand public il y a 4 ans encore, la Fabrication Additive qui existe depuis une trentaine d’années, envahit lentement mais surement tous les pans de l’économie mais également la société. Elle paraît arriver à point nommé au regard des évolutions de notre monde. Loin des clichés, la Fabrication Additive, ne permet pas seulement de fabriquer des armes et des gadgets. Elle est une technologie qui va modifier, comme l’imprimerie puis l’internet, notre façon de penser, de concevoir, de produire et de consommer. Les différentes technologies de l’impression 3D présentées, permettent aujourd’hui déjà de réaliser des objets opérationnels, dans de multiples domaines d’activités. De grandes entreprises l’utilisent non pas seulement pour réaliser des prototypes, mais bien pour fabriquer de « vraies » pièces. La liste des matériaux, que ces technologies utilisent, s’allonge tous les jours, et bien qu’encore loin de pouvoir remplacer la fabrication classique, la Fabrication Additive rattrape son retard et devient de plus en plus indispensable dans le processus de fabrication. Avec l’arrivée d’imprimante 3D à très bas coût, les FabLab, les « Maker », les « geeks » et les particuliers s’emparent de cette technologie pour fabriquer des objets qui répondent à leurs besoins pour un coût et un délai raisonnable. Proposant ainsi une alternative à la société de consommation telle que nous connaissons aujourd’hui. Face à ces changements majeurs que doivent faire les organisations ? Sachant que l’impression 3D permet de concevoir, fabriquer pour un montant dérisoire en comparaison avec l’industrie traditionnelle, qu’elle permet grâce à internet de fabriquer un objet en abolissant toute distance, qu’elle permet à tout un chacun de fabriquer dans son garage un objet opérationnel, les organisations se doivent, de la même manière qu’elles intègrent internet dans leur activité, de prendre en compte la Fabrication Additive dans leur stratégie.
  • 5. guillaume riottot 4/103 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Summary * Little known to the general public four years ago, Additive Manufacturing, has existed for thirty years, is spreading through the various playfields of the economy and society. It seems to arrive just in time to accommodate the world-wide changes. Far from the clichés, Additive Manufacturing is not only about weapons and gadgets. It ‘s a technology that will change the way we think, design, produce and consume, as did the printing press and later the Internet. The different 3D printing technologies discussed here allows to make functional objects in multiple business areas. Large enterprises use it not only to make prototypes, but to produce “real “ parts. The list of materials, used by these technologies, grows every day, despite being far from replacing classic manufacturing. Additive Manufacturing is catching up and is becoming more and more indispensable in the manufacturing process. Very low cost 3D Printers allowed FabLabs, the "Makers", "geeks" and individuals to seize the technology to produce their own objects at a low cost and in a short time. Thus offering an alternative to the consumer society as we know it today. Faced with these major changes, how should organizations react? 3D Printing is a means to design and manufacture at no cost compared to the classic manufacturing industry. Thanks to Internet, 3D Printing can be produced anywhere with no distance constraint. For example 3D Printing empowers everybody by permitting the making of functional pieces on their own, whenever they need. Organizations must, as they did with the Internet, integrate Additive Manufacturing in their strategy. * !
  • 6. guillaume riottot 5/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 ! Mots clés !
  • 7. guillaume riottot 6/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 ! Keywords
  • 8. guillaume riottot 7/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Recommandations synthétiques! En prévision de la révolution de la Fabrication Additive, les organisations et les marques doivent rapidement intégrer l’impression 3D dans leurs gènes. Des actions sont à mettre en place : Informer les collaborateurs sur la Fabrication Additive Etape indispensable pour que tous les acteurs de l’organisation aient conscience des enjeux et des changements que l’impression 3D implique pour l’entreprise. Développer le « mindset » et les compétences en impression 3D Au sein de l’organisation, détecter les personnes les plus à même d’accompagner à la transformation de l’entreprise et développer leurs compétences. Etudier tous les champs d’application de l’impression 3D au sein de l’entreprise Dans chacun des départements, il est nécessaire d’étudier quels sont les produits, les process, les métiers, etc. qui seraient transformés par la Fabrication Additive et ce afin de déterminer les possibles, les urgences, les voies d’amélioration, les gains, les changements d’organisation à prévoir, etc. Créer la fonction « CAMO » (Chief Additive Manufacturing Officer) Cette fonction aurait pour rôle de déployer la stratégie « 3DPrint » à tous les niveaux de l’organisation Développer une stratégie « 3DPrint » en fonction du business model envisagé. Le Cabinet Accenture propose la feuille de route suivante :
  • 9. guillaume riottot 8/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Designer&Plannifier Strategie Services Infrastructure Feuillederoutepourl’intégrationdelafabricationadditivedanslesorganisations Structurer&AnalyserMesurer&Gérer Identifierlesutilisations baséessurlavaleur crééequepermetla laFabricationAdditive Construiredesstratégies àcourtetlongtermes Créeruneliste desconctructeurs Comprendreles possibilitésdeimprimantes Analyserlagammede piècespourdéterminer lespremierscandidats àimprimer Concevoirun ecosystemquipermet dechoisirunfichier etdel’imprimer pourdévelopperl’offre Identifier les usages Feuillede route Créer unelistede fournisseurs Analyser le Catalogue Designer Ecosystem 11 ©Accenture2014
  • 10. guillaume riottot 9/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Cette thèse est structurée en trois parties, la première assez technique a pour objectif de décrire les différentes technologies utilisées pour la Fabrication Additive, les matériaux que ces technologies utilisent aujourd’hui ainsi que, « last but no least », les différentes méthodes/logiciels pour créer les fichiers 3D nécessaires au pilotage de ces imprimantes et à la création d’objets. La seconde partie sera dédiée à l’écosystème de la Fabrication Additive (FA), avec des informations sur le marché, les acteurs, les technologies disponibles et les tendances de ce marché. Les applications de ces technologies sur les divers secteurs de l’économie sera par ailleurs développé. La troisième partie de cette thèse professionnelle abordera les perspectives et les implications de la FA dans l’économie et dans notre société. La terminologie de cette nouvelle industrie étant encore assez mouvante, j’ai essayé de reprendre celle qui était la plus explicite, j’ai également très souvent repris le terme anglo- saxon dans un souci de simplification, la littérature papier et web sur cette technologie étant beaucoup plus riche en langue anglaise qu’en français.
  • 11. guillaume riottot 10/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Introduction En 1967, mon frère me dit, « pourquoi tu n’as pas démonté TON appareil photo, pour voir comment cela fonctionne ? » Depuis, j’ai appris à remonter les éléments que je démontais. Sans le savoir j’avais une tendance « Maker », par la suite mes appétences et mon activité professionnelle m’ont poussé à découvrir et promouvoir les technologies qui permettraient à tout à chacun de construire, communiquer… Il y a 20 ans je participais à la révolution numérique de l’impression qui avait peu bougé depuis l’époque de Gutenberg et Aldo Manuzio. Expérience fabuleuse et enrichissante au contact de la technologie qui a permis à l’humanité de s’éduquer, réfléchir, évoluer grâce à la démocratisation du savoir. Puis un jour, par hasard, je tombe sur les premières imprimantes 3D « grand public » : une révolution comparable, voire encore plus phénoménale, que l’impression est en train de prendre forme. La Fabrication Additive comme l’imprimerie va permettre un développement créatif, économique et humain, comme l’impression papier le fit au 19ème siècle. L’imprimerie a permis la démocratisation du savoir, la Fabrication Additive sera-t-elle le point de départ de la démocratisation du « concevoir » ? Il y a encore quatre ans, le grand public ne connaissait que peu ou pas l’existence de l’impression 3D. Que s’est-il passé pour que d’un coup une technologie mature, vieille d’une trentaine d’années, se retrouve sur le devant de la scène. A la fin des années 80, en France et aux Etats-Unis des chercheurs profitant de la démocratisation du temps de calcul, permettant ainsi de faire « tourner » sur un simple PC les premiers logiciel de CAO, commencent à développer les premières technologies de Fabrication Additive avec le SLA en 1986 puis le « Fusion Deposition Modeling » (FDM) en 1989. Il est à noter que deux des premiers inventeurs de la FA ont créé à la suite de leurs travaux, deux des plus grandes sociétés de Fabrication Additives aujourd’hui, 3DSystems et Stratasys toutes deux américaines.
  • 12. guillaume riottot 11/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Pendant près de 30 ans, ces technologies se sont développées principalement au sein du monde industriel, les coûts des matériels et des matériaux étant prohibitifs pour le grand public. Au cours de cette période un Universitaire anglais (Adrian Bowyer de l’université de Bath au Royaume-Uni), développe un concept novateur pour la Fabrication Additive : le projet RepRap, dès sa réflexion la RepRap devait répondre à deux « contraintes » : @ elle devait être « open-source » @ elle devait pouvoir se reproduire elle-même ou en tout cas pouvoir imprimer ses propres pièces détachées. 1 Et puis au cours de l’année 2009, certains brevets protégeant l’impression 3D tombent dans le domaine public, il va être possible de développer des imprimantes 3D sans avoir à payer de royalties. La porte est grande ouverte au hacker, maker et bidouilleur de tous poils. Le premier projet d’imprimante 3D « grand public » est initié, entrainant la simplification, la démocratisation et la commercialisation de produits « clef en main » à des prix jusqu'à 100 fois plus économiques que 5 ans plus tôt. La « libéralisation » de cette technologie, a également permis une explosion de la créativité des designers et potentiellement de tout un chacun. Mais l’avenir de la Fabrication Additive, ne se fait pas qu’avec une de ces technologies. Au cours de l’année 2014, certains brevets concernant le Frittage Laser tombent dans le domaine public, entrainant une autre technologie de FA dans une accélération de l’offre et des possibles. Concomitamment à la démocratisation des machines, les matériaux disponibles à l’impression ont considérablement évolués dans tous les domaines, coloris, matières, caractéristiques, prix, etc. Les perspectives économiques des matériaux pour fabrication additive sont telles que ce secteur fait preuve d’un dynamisme et d’une créativité important. 1 http://bit.ly/TheseGR1
  • 13. guillaume riottot 12/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 La 3D est une révolution dans la création de produits, elle provoque une remise en cause complète de la façon de penser, de concevoir, de produire et de distribuer les objets que nous connaissions jusqu’alors. Ce qui modifiera profondément les entreprises dans leur organisation. Mais la Fabrication Additive n’est pas qu’une révolution industrielle, elle entrainera également bien plus qu’une révolution, elle sera l’une des technologies, avec la robotique, l’intelligence artificielle, la bioscience, la neuroscience et les nanosciences, qui refaçonnera la société des humains puis transformera l’humanité.
  • 14. guillaume riottot 13/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 PARTIE UNE
  • 15. guillaume riottot 14/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Partie une – La Fabrication Additive La Fabrication une caractéristique humaine Depuis la nuit des temps, l’humain a fabriqué des outils, pour chasser, se défendre, se vêtir. Dès -2,5 millions d’années l’humain développe la première forme de fabrication, la fabrication soustractive, pour créer des outils il soustrait à des pierres de la matière pour créer des « tranchants » qui lui permette de dépecer les cadavres d’animaux, puis la technologie évoluant il crée des outils plus perfectionnés comme des coutelas, des pointes de lances, de flèches ou des racloirs pour traiter les peaux qui lui serviront de vêtements. Vers -40.000 ans il commence à assembler des matières avec le tissage entre autre. Puis entre 6000 et 4500 ans avant JC, une première révolution apparaît avec l’âge de bronze, où l’humain va découvrir qu’en chauffant, tordant, moulant ou frappant il peut développer de nouveaux outils et objets encore plus performants. Et jusqu'à la fin du 20ème siècle rien n’a changé si ce n’est l’optimisation, l’industrialisation de ces techniques. Dans les années 80, en France et aux Etats-Unis des chercheurs réussissent a développer un nouveau mode de fabrication : La Fabrication Additive. A l’origine limité aux laboratoires, et à certaines matières, la Fabrication Additive prend rapidement une place non négligeable dans le prototypage et tout dernièrement celle-ci en parallèle avec internet se démocratise. Cette révolution de la fabrication n’en est qu’à ses débuts et impactera très largement la société humaine. Qu’est-ce que la Fabrication Additive (FA) ? Elle est appelée ainsi parce que l’on construit un objet en ajoutant de la matière, couche par couche, à partir d’un modèle numérique 3D réalisé avec un logiciel de CAD/CAO. Une autre définition serait qu’à la différence de la fabrication soustractive, où l’on retire de la matière, la FA en ajoute. Le terme Fabrication Additive englobe le prototypage rapide, la fabrication rapide, la fabrication directe et l’impression 3D qui est, elle, un terme grand public.
  • 16. guillaume riottot 15/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Le Prototypage Comme l’indique son nom, permet aux industriels, designers, etc. de réaliser rapidement un prototype de l’objet à des fins d’études, de présentation, tests, preuve de concept… La Fabrication Rapide Les avancées dans la FA, permettent aujourd’hui d’envisager, l’utilisation de celle-ci pour réaliser des éléments finis. Le gros avantage est le coût modique de la production d’un nombre d’éléments réduits. La Fabrication Directe Est la possibilité de réaliser une pièce sans passer par un process classique de production (création de moule, moulage etc.), un des exemples serait la fabrication d’ailettes de réacteur en Titane.
  • 17. guillaume riottot 16/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Avantages – les dix lois de la Fabrication Additive! Les avantages de la FA sont nombreux, en voici un résumé des 10 « lois »: La complexité ne coûte rien, De l’engrenage aux formes les plus complexes, que vous imprimiez un plan ou un nid d’abeille c’est pareil. Il n’est plus nécessaire de réaliser des assemblages coûteux en utilisant une multitude de moules. Il est à noter qu’en libérant les designers des contraintes dues à la complexité de certains éléments de pièces, leur créativité s’en trouve augmentée. La variété est gratuite Avant la Fabrication Additive, il était économiquement déraisonnable (vu le prix d’un moule et/ou des contraintes industrielles) de personnaliser ou d’envisager de courtes séries. Avec la FA chaque production est unique, il est donc simple et économiquement possible de créer de la variété. Pas d’assemblage nécessaire La FA permet de réaliser, en une fois, des pièces qui intègrent des éléments mobiles, des pièces à l’intérieur d’autres pièces et même de créer des espaces vides à l’intérieur de matière en « un bloc ». Précédemment, il était nécessaire d’usiner ou de mouler plusieurs pièces et de les assembler par la suite. Avec la FA, toutes ces étapes deviennent inutiles. La FA permet de produire en une fois des formes et des objets complexes. Elle permet même de projeter des structures et des produits jusque là impossible à réaliser.
  • 18. guillaume riottot 17/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Pas de délai pour lancer une fabrication. De par sa souplesse et sa mise en route très simple et rapide, il n’est pas nécessaire pour réaliser une preuve de concept ou même une petite série de mettre en branle un processus industriel long et coûteux. Un espace de design Une complexité gratuite, des formes libres, une liberté des parties mobiles et à terme un mélange de matériaux, tout cela était impossible avec une fabrication traditionnelle, et est désormais réalisable. Le meilleur exemple serait le bateau dans une bouteille, avant la FA impossible à faire sans faire un bateau « articulé » que l’on déploie à l’intérieur, dans quelques années ce sera fait en une impression unique. La Fabrication sans compétences L’imprimante 3D est une machine commandée par ordinateur, le gros des compétences nécessaires, pour la fabrication d’objet, ne se situent plus au niveau de la fabrication mais bien au niveau de la conception. Pas de gâche Ce principe est un principe primordial pour la FA et lui apporte une valeur ajoutée indéniable. En effet dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, pour fabriquer certaines pièces par usinage ou fabrication soustractive, jusqu'à 90% de la matière utilisée (titanium) était perdue, avec la FA seule la matière utile à la fabrication de la pièce est utilisée. Fabrication compacte et portable Bien que de tailles très diverses, d’une manière générale, les imprimantes 3D sont d’une taille beaucoup plus compacte que la plupart des machines de fabrication industrielle classique. Il existe même dans le cas de la technologie FDM, des imprimantes portables qui tiennent dans un attaché-case.
  • 19. guillaume riottot 18/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Mélange infini de matériaux Bien qu’au tout début de son histoire, la FA permet déjà de créer des objets avec des matériaux jusque là impossible à combiner par exemple, parce que leur point de fusion est trop différent. Réplication physique précise Chaque impression se faisant à partir du même fichier, le résultat est identique à l’objet précédent. A ces 10 lois, j’y ajouterai une 11ème , qui serait la loi « développement durable », parce que l’impression 3D, permet de ne produire que ce dont a besoin, et de lutter contre l’obsolescence programmée.
  • 20. guillaume riottot 19/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Les différentes technologies de Fabrication Additive * Je traiterai dans les pages suivantes des différentes technologies utilisées en FA, leurs avantages et leurs inconvénients. Mais tout d’abord commençons par le principe de la FA. La Fabrication Additive (FA) est un concept simple, elle consiste à construire un objet en ajoutant des couches de matières, cette construction étant assistée par un ordinateur traitant un modèle 3D pour piloter l’impression Pour réaliser cela, à partir d’un logiciel spécialisé, un fichier 3D est « tranché » en une succession de couches, plus ou moins épaisses en fonction de la précision de l’imprimante qui produira l’objet. Une fois cette opération réalisée, l’imprimante reçoit un fichier 2D représentant la forme d’une couche, elle imprimera celle-ci avec de la matière avant de reproduire cette action avec la description de la forme de la couche suivante. Et ce jusqu'à l’obtention de l’objet final. L’impression 3D n’est que l’accumulation (la superposition) d’une succession d’impressions de formes en 2D de matière.
  • 21. guillaume riottot 20/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 L’impression ne se limite pas à l’impression d’un fichier 3D et peut demander que l’objet soit imprimer d’une certaine manière, pour que celle-ci réponde mieux à des contraintes mécaniques, esthétiques ou de rapidité de fabrication. Imaginons l’impression d’une potence, nous pourrions l’imprimer en pied mais cela imposerait pour certaines technologies d’imprimer des supports pour la barre horizontale de la potence, de plus le temps d’impression serait plus long, dans ce cas il serait plus simple et plus productif d’imprimer la potence couchée. Par contre les caractéristiques physiques de la potence de ces deux impressions seraient différentes, ce qui pourrait expliquer en fonction des spécifications techniques finales de la pièce de l’imprimer en pied au détriment du temps de fabrication. Nous verrons dans les prochaines pages les différents et principaux procédés de Fabrication Additive.
  • 22. guillaume riottot 21/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 SLA pour StereoLithography Aparatus – Photo-Polymérisation en cuve.! ! Ce principe le plus ancien de la FA, et bien qu’âgé de plus de 25 ans, possède des avantages qui en font une technologie encore couramment utilisée La qualité des finitions, et la possibilité de faire des formes très complexes, malgré la nécessité d’avoir des supports de construction et sa relative lenteur en font un process prisé dans les domaines du design, de l’architecture et du prototypage. Le principe est simple, une cuve est remplie de matière qui se polymérise à la lumière. Cette photo-polymérisation est réalisée par un rayon laser ultraviolet, la forme des tranches de l’objet est dessinée par un miroir piloté, provoquant la polymérisation de la matière insolée. Une fois cette tranche imprimée, le plateau soutenant l’objet descend d’un cran, permettant au laser de réaliser la tranche suivante et ainsi de suite. Les pièces réalisées par ce moyen sont assez solides pour être travaillées en machine, et utilisées pour divers types de moulâge (thermique, pression, métal) Les prothèses dentaires sont de plus en plus réalisées à partir d’une impression SLA avec un polymère ne laissant pas de cendres lors du moulage de la dent ou appareil. Un des principaux inconvénients de la SLA, est le coût de la matière polymère.
  • 23. guillaume riottot 22/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Extrusion de Matière ! Modélisation par dépôt en fusion ou FDM – Fusion Deposition Modeling – Le FDM ou le modelage par dépôt en fusion, est une des technologies les plus anciennes (avec le SLA) de la Fabrication Additive, elle est également la moins onéreuse aujourd’hui, en particulier depuis que le brevet, déposé en 1989 par S. Scott Crump, co-créateur de la société Stratasys, a expiré en 2009 permettant ainsi d’utiliser cette technologie sans avoir à s’acquitter de « royalties ». Cette technologie qui jusqu'à cette date était utilisée principalement par les professionnels en raison des coûts matériels et consommables, a été immédiatement récupérée par les hackers, les makers et tous les bricoleurs qui y ont vu une opportunité de créer et développer de nouveaux produits et usages... Dans la continuité de ce mouvement, une myriade de marques commerciales comme MakerBot(US), Ultimaker (NL), PrintrBot , s’est développée. Cette technologie est, de par sa conception et les matériaux utilisés, la plus économique à acquérir et à utiliser, que les matériaux sont stables quelque soit l’environnement. Et malgré un aspect de surface moyen, une rapidité faible et une résistance moyenne, cette technologie est la plus répandue. Il y a 5-6 ans une imprimante 3D de type FDM coûtait plus de 10.000 €, aujourd’hui on peut trouver des imprimantes en kit à moins de 350 €. Le principe en est assez simple, un fil en matière plastique de type PLA ou ABS en rouleau ou en paillettes est chauffé par une buse d’extrusion à son point de fusion. Cette buse placé sur un chariot asservi par des moteurs électriques et piloté par commande numérique, sur les axes X et Y, dépose une couche de matière sur le plateau2 où l’objet est réalisé (axe Z), celui-ci dès que la couche est déposée descend d’ «un cran» ou tranche. 2 Dans le cas d’une imprimante utilisant de l’ABS, le plateau est chauffé pour éviter la rétractation de l’ABS assurant ainsi une impression la plus fidèle possible.
  • 24. guillaume riottot 23/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 A nouveau le chariot équipé de la buse redépose une couche de matière. Ce processus est répété jusqu’à la réalisation complète de l’objet. Les modèles les plus évolués sont équipés de deux buses d’extrusion, permettant, soit de déposer deux couleurs, soit d’imprimer l’objet et une matière soluble qui sera utilisée pour réaliser les « supports » de construction. Cette technique permet ainsi d’imprimer notre potence en pied sans que la barre horizontale ne ploie. En effet on ne peut pas encore déposer de la matière dans le vide, un support est nécessaire. A ce jour les imprimantes 3D de type FDM ont des têtes d’impression (buse d’extrusion) fonctionnant sur un système cartésien, mais des développements en provenance du monde de la logistique et du robot Delta, sont en train de changer la donne. Le développement de têtes fonctionnant non plus dans un seul plan mais dans 2 plans voit le jour, appelé Delta, cette technique, permettrait d’accélérer la vitesse de fabrication L’acronyme FFF – Fused Filament Fabrication – Fabrication par Filament Fondu est parfois utilisé.
  • 25. guillaume riottot 24/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 EXTRUSION par SERINGUE Ces imprimantes 3D au lieu d’avoir une buse d’extrusion, sont équipées d’une ou plusieurs seringues qui déposent de la matière sur un plateau. Découlant de ce développement l’extrusion par seringue est utilisée lorsque que la matière utilisée possède une viscosité adéquate. Son utilisation peut être très large allant de cellules souches associées à un hydrogel au béton en passant par le chocolat.
  • 26. guillaume riottot 25/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Le Frittage Laser Sélectif - SLS – Selective Laser Sintering ! Dans le domaine de la Fabrication Additive, 2015 sera-t-elle l’année qui fera découvrir au grand public cette technologie jusqu’alors cantonnée à l’industrie ? En effet, certains brevets, protégeant cette technologie, ont expiré en 2014. Cela entrainerait certainement, comme en 2009 avec le FDM, un engouement de la part des makers, hacker et des industriels. On peut supposer que cela provoquera un développement important de produits abordables permettant à des particuliers et des petites entreprises de développer rapidement de nouveaux usages. Néanmoins des voix concordantes s’entendent pour dire que les fabricants de matériels bien qu’ayant « perdu » les brevets en ont déposés d’autres empêchant potentiellement de concevoir une machine SLS sans enfreindre un brevet. L’avenir nous le dira… mais soyons optimistes. Récemment FormLabs3 a trouvé un accord avec 3DSystems 4 sur l’utilisation et la commercialisation de la technologie SLA, après plusieurs années de procédures. Le SLS fonctionne de la manière suivante Le principe du Frittage par laser est radicalement différent du FDM. Au lieu de déposer de la matière et de « dessiner » directement l’objet, les imprimantes SLS fonctionnent de la manière suivante : une couche de matière (polymère, céramique, métaux, alliage, verre) de particules très fines est déposée en couche par un rouleau sur la zone d’impression, le laser vient ensuite donner l’apport de chaleur nécessaire pour « fritter » et solidifier ainsi la forme. Une fois cette étape réalisée, le rouleau dépose une nouvelle couche de matière, ce cycle se poursuit jusqu’à la réalisation complète de l’objet. Cette technique a l’avantage de permettre des formes très « libre » sans se soucier de « soutenir » des parties de l’objet, en effet la matière non « frittée» fait office de support. 3 http://bit.ly/TheseGR3 4 http://bit.ly/TheseGR4
  • 27. guillaume riottot 26/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 A la fin de l’impression celle-ci restant en poudre, on sort l’objet de sa « gangue ». La matière en poudre sera recyclée pour une prochaine fabrication. Un autre avantage de cette technique est sa vitesse de fabrication, qui permet de réaliser des pièces en quelques heures. Par contre la surface en fonction des besoins doit être travaillée en finition. SHS – Selective Heat Sintering – Frittage par Chaleur Sélective Cette technologie, développée par une société danoise BluePrinter, fonctionne sur le même principe que le SLS mais au lieu d’utiliser un laser pour « fritter » du thermoplastique en poudre, c’est une «tête» chauffante qui en se déplaçant au dessus de la couche de matière « fritte » celle-ci construisant ainsi couche après couche la pièce. Contrairement au SLS seul du thermoplastique peut-être utilisé à ce jour. Son avantage tient dans le fait que cette technologie utilise moins d’énergie que le SLS pour fritter le thermoplastique la rendant plus économique à l’utilisation. Sa taille compacte permet une exploitation souple dans un bureau « classique ».
  • 28. guillaume riottot 27/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 EBM – Electron Beam Melting – Fusion par Canon à électron L’EBM consiste à faire fondre des couches de métal (ou d’alliage), à l’aide d’un canon à électron. De par les matières utilisées et la capacité de créer des designs très librement, cette technique est utilisée en médecine pour créer des implants à la forme exacte de l’os. La structure de l’impression permet une bonne ostéointégration de l’implant. Elle est également utilisée en aéronautique pour sa capacité à réaliser des pièces complexes sans soudures ni vis dans des alliages aéronautiques, sans la gâche qui peut aller jusqu'à 95% dans le cas de la fabrication soustractive. ! !
  • 29. guillaume riottot 28/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 SLM - Selective Laser Melting – Fusion par laser sélective Cette technique utilise des lasers de haute puissance pour fondre sélectivement de la poudre métallique, permettant ainsi de fusionner celle-ci et de construire un objet. C’est une des méthodes de Fabrication Additive très utilisée par le secteur de l’aérospatiale. Elle permet de construire des ensembles de pièces rapidement, accélérant sensiblement la construction des moteurs de fusées. Ou encore l’impression d’injecteurs anciennement constitués de 20 pièces, qui sont imprimés en une seule fois, pour les réacteurs d’avions commerciaux de General Electrics et la SNECMA. 5 Cette fusion est réalisée en environnement confiné avec un gaz (argon ou azote en fonction des métaux) pour éviter l’oxydation des pièces lors de la fusion. Il est à noter que les tensions dues à la fusion sont telles que pour pouvoir réaliser une reproduction fidèle, des supports d’impression sont parfois nécessaires rendant obligatoire un usinage post impression pour finaliser complètement la pièce. 5 http://bit.ly/TheseGR5
  • 30. guillaume riottot 29/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Material Jetting a) -Multi Jet Modeling Le principe du MultiJet Modeling est assez similaire à ce que l’on connaît avec l’impression jet d’encre. Des photopolymères sont propulsés par des têtes d’impression afin de réaliser la couche de matière celle-ci étant « séché » immédiatement par des UV. L’un des avantages de cette technologie est d’être très précise, mais aussi d’imprimer plusieurs types de matériaux en une seule et même impression. La gamme de matériaux proposée par les fabricants est très large, cela va de matériaux transparents à des matériaux de couleurs diverses, souple, ou rigide. Cette technologie permet de fabriquer une brosse avec un manche en « dur » et ses poils en une seule impression. Les principales marques proposant cette technologie sont Stratasys et 3DSystems Le seul bémol, à ce jour, de cette méthode, serait la durabilité des pièces fabriquées.
  • 31. guillaume riottot 30/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 b)- Multi Jet FusionTM technology HP entre dans la course de la Fabrication Additive, et devrait lancer ses premières machines au cours de l’année 2016. Le MultiJet Fusion Technology, HP s’appuie sur sa large expérience des têtes jet d’encre, pour imprimer des objets. Il est à noter une nouveauté majeure, HP est le premier à parler de Voxels et proposerait une impression Voxel par Voxel, mélangeant les couleurs et les matières, jusqu'à 10 fois plus rapide.
  • 32. guillaume riottot 31/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Binder Jetting – Jet de Liant Utilisant un lit de poudre, la technique de jet de Liant est simple. Un système d’impression de type jet d’encre, envoie un liant en suivant la forme de la pièce à construire, une nouvelle couche de poudre (métal, plâtre, céramique, plastique, verre, etc.) est déposée et le process recommence. Un des avantages de cette technique est de ne pas nécessiter de supports dans le cas de formes particulières ou complexes, car le lit de poudre en fait office. L’objet au sortir de l’impression est fragile, mais en fonction du matériau utilisé il sera durci soit par une colle polymère/aqueuse dans le cas du plâtre ou poudre minérale, soit recuit au four pour le métal et le verre. Les pièces réalisées en métal étant poreuses, pour le densifier elles sont recuites avec un infiltrant (cuivre, or, argent, etc.) Credit photo - http://www.me.vt.edu/dreams/binder-jetting/ Dans le cas de la construction à partir de matière minérale, il est possible de réaliser une impression en couleur de l’objet.
  • 33. guillaume riottot 32/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Fabrication Additive par Strates – sheet lamination La technique de impression 3D par strates, est un hybride de la FA et de la fabrication soustractive, en effet un film de matière est déposé sur le plateau de construction, il est ensuite découpé pour reproduire la « tranche » de l’objet. Et ainsi de suite. Au contraire des autres techniques de FA, le recyclage de la matière non utilisée est plus complexe. Le post-traitement est également plus long. La société MCOR Technologies, a développé une imprimante 3D Couleur permettant de réaliser des objets avec de simples feuilles de papier, rendant ainsi l’impression particulièrement économique. Cette technique est particulièrement intéressante dans le cas de la FA par ultrason6, en effet cette technique permet de réaliser des assemblages de métaux aux caractéristiques très différentes et en particulier ayant un point de fusion trop éloigné l’un de l’autre pour le faire de manière traditionnelle. N’utilisant pas une source de chaleur pour réaliser l’objet, il est possible d’intégrer dans la masse des circuits électroniques augmentant ainsi grandement les possibles (insertion de capteur, senseur, etc. pour mesurer les variations de structure) ou encore des fibres de renforcement. 6 https://www.youtube.com/watch?v=5U9OENNjcM0
  • 34. guillaume riottot 33/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Frittage Solaire Une expérience étonnante a été réalisée par Markus Kayser7 . Il a utilisé la puissance du soleil pour fabriquer (technologie SLS) des objets en verre. Démontrant ainsi que l’on pouvait réaliser des objets simples et « brut de décoffrage » avec une source d’énergie facilement disponible et du simple sable. La FA peut également être une solution « écolonomique ». 7 http://vimeo.com/25401444
  • 35. guillaume riottot 34/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 ! ! ! Résumé des différents process de Fabrication Additive Photopolymérisation Technique de Fabrication Additive où un photopolymère liquide est sélectivement polymérisé par une forte source lumineuse. Jet de Matières (Material jetting) Technique où des gouttelettes de matière de construction sont sélectivement déposées. Extrusion de Matière Technique utilisant une buse pour déposer de la matière. Fusion de poudres (Powder bed fusion) Technique utilisant l’énergie thermique pour fondre sélectivement des zones d’une couche de poudre. Projection de Liant Technique où un liant est projeté sélectivement pour faire adhérer une matière en poudre, couche par couche. Cette technique implique un post-traitement dans un four pour finaliser la pièce. Stratification par feuilles Process où des feuilles de matière sont soudées entre elle, puis découpés mécaniquement pour former un objet. Dépot direct par énergie Directed energy deposition Process où une source d’énergie ciblée est utilisée pour fondre de la matière en même temps qu’elle est déposée..
  • 36. guillaume riottot 35/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Les Matériaux ! Biocéramique Des recherches sont effectuées pour développer l’utilisation de ce matériau en FA. Ses caratctéristiques d’ostéoconductivité et d’ostéointégration. 8 , sont très recherchées pour permettre une intégration « naturelle » de la prothèse et minimise les risques de rejets. BioInk (Encre biologique) Les cellules souches et les cellules d’un patient, associées à un nutriment, peuvent être utilisées pour créer un tissu organique. Bien qu’à ses tout débuts, ces encres sont très prometteuses dans le domaine médical, ouvrant des perspectives impressionnantes dans le domaine de la médecine régénérative. Fin 2014, la société 3D Biosciences a développé un système d’impression 3D magnétique de cellules reproduisant des cellules cancéreuses, permettant ainsi aux laboratoires pharmaceutiques de tester leurs médicaments sur des cellules humaines, réduisant ainsi les erreurs , la violence et les temps de développement qu’impliquaient les tests sur les animaux. Matière Osseuse Une équipe de l’université d’état de Washington (Dr Sushmita Bose) a réalisé un matériau à base de silicone ressemblant à de l’os, cette matière a été intégrée à des cellules osseuses et au bout d’une semaine celles-ci se développaient autour de la structure. 8 http://bit.ly/TheseGR8
  • 37. guillaume riottot 36/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Les Plastiques PLA - polylactic acid - Le PLA est un des matériaux les plus utilisés par la technologie FDM, il a la particularité d’être biodégradable (la base du PLA étant un amidon de maïs) On constate ces 4-5 dernières années une explosion de l’offre de PLA aussi bien dans les couleurs proposées, que dans la matière ajoutée à la base d’amidon (bois, bronze, bambou, etc.) Les derniers développements vont vers l’utilisation d’un amidon non plus de maïs mais d’algues ou de riz. L’ABS - acrylonitrile butadiène styrène, le plastique utilisé pour fabriquer les LEGO, est fréquemment utilisé en Impression 3D. Comme le PLA, il existe en de multiples coloris, certains sont conducteurs, souples ou rendus encore plus solide car constitués en partie de fibres de carbone. Le PVA – Matière utilisée pour réaliser les supports dans le cas d’impression de type FDM, qui a la particularité de se dissoudre dans l’eau. Poudres thermoplastiques Les Résines – De nombreuses résines aux particularités diverses existent, offrant plus de finitions (détail, peinture), transparence, résistance. Polymères Polyjet – matières « propriétaire » de Stratasys, (plastique) ayant des centaines de coloris et types de rendu (souple , mi-souple, dur , etc.) Polyamides – un matériau résistant et souple qui permet de bons détails Alumides – un matériau comparable au polyamide avec un aspect métallique Métaux – Aciers Alliages divers : d’aluminium, de nickel, de titane, de cobalt, de bronze
  • 38. guillaume riottot 37/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Céramiques, Verre Poudre Minérale – une solution fragile mais qui permet dans certains cas une reproduction colorimétrique et des détails de bonne qualité Béton Ingrédients alimentaires : Chocolat, Pates Il ne se passe pas un jour sans une annonce d’un nouveau matériau, plus résistant, plus petit, plus souple, plus aéré pour les différentes technologies de Fabrication Additive existantes. A n’en pas douter cette déferlante est intimement liée aux enjeux financiers énormes que représentent le consommable, ainsi qu’à l’engouement et aux besoins croissants de cette industrie naissante. A titre d’exemple, une imprimante jet d’encre de base coûte aux alentours de 100 euros et un jeu de cartouches d’encre pour imprimer coût près de 50 euros. La vieille mais si moderne théorie des lames de rasoirs est toujours bien présente dans les esprits des entreprises / constructeurs. 9 ! Les recherches dans le domaine des matériaux sont importantes de par les besoins des différentes industries, mais également pour leurs retombées économiques. Récemment, en octobre 2014, des chercheurs de l’université de Lorraine, indiquent que les quasi- cristaux, un type d’alliage complexe de métaux ayant des propriétés comparable à des cristaux, seraient utiles à la conception de nouveaux matériaux composites pour la FA. En particulier parce que ce matériau, tout en ayant des caractéristiques comparables aux alliages utilisés en automobile et en aéronautique, à une densité plus faible. Or le poids est un enjeu majeur dans ces deux industries pour réduire la consommation. 10 9 http://www.3dnatives.com/consommables-3d-310-millions/ 10 http://bit.ly/TheseGR10!
  • 39. guillaume riottot 38/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Création des fichiers d’impression 3D Au fur et à mesure de ma découverte de la Fabrication Additive, j’ai pris conscience de l’importance de ce qu’il y avait en amont de l’impression 3D : la création des fichiers permettant de piloter l’impression. 1 – Les logiciels de CAO Ceux-ci sont créés soit de « toutes pièces » à partir de logiciel de CAO, ou alors proviennent de scanners ou d’appareils photos qui sont ensuite retravaillés/traités pour en faire un fichier imprimable. La création des fichiers d’impression 3D n’est pas aussi simple que de prendre un fichier CAO (original ou provenant de scan/photos) et de l’imprimer. En effet les logiciels de CAO, fonctionnent en « surface » c’est à dire, que pour décrire une forme par exemple un cube, vous tracer les arêtes de celui-ci, puis vous appliquer une surface sur chacune des faces du cube. A l’écran vous avez un beau cube, si vous envoyez ce fichier à votre imprimante 3D, celle- ci ne sera pas capable d’imprimer quoique ce soit. Une surface n’a pas d’épaisseur et donc n’est pas imprimable, il est donc nécessaire de préparer les fichiers pour une impression, en transformant les « surfaces » en « paroi », en soudant les différents éléments géométriques simplement « posés » dans le cas de la CAO. Créant ainsi un objet dit « watertight » (étanche) qui sera lui, réalisable par l’imprimante. Les logiciels de CAO, qui jusqu'à il y a peu ne travaillait que les surfaces, évoluent et commencent à intégrer la conception de l’intérieur de l’objet dans ses fonctionnalités. Ils commencent également à prendre en compte, les matériaux utilisés et ou utilisables par les imprimantes pour laquelle l’objet est créé. Plusieurs logiciels intègrent la possibilité de tester les contraintes mécaniques de l’objet, ou encore la possibilité de créer les « chemins » nécessaires pour la connectique (câblage, carte, etc.) permettant une intégration rapide et simple de l’électronique. Tout récemment
  • 40. guillaume riottot 39/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Autodesk a développé une fonction permettant de dessiner le circuit électronique qui serait imprimé en même temps que l’objet. 2 - L’Acquisition d’images – Il existe deux méthodes : a) Scanner 3D Il existe différents types de Scanner, utilisant des technologies différentes , qui permettent de créer un fichier 3D, certains utilisent des infrarouges, d’autres des lasers, d’autres encore des mires laser tout en prenant des photos de l’objet « capturé » afin d’en reproduire le rendu. Les différentes technologies permettent des rendus et une précision des détails très différents. Les fichiers 3D créés par les scanners 3D ne sont pas exploitables immédiatement en impression, tout d’abord le fichier envoyé est un nuage de points, un algorithme va ensuite « relié » ces points pour en faire un « mesh » ou un maillage. Ensuite, en fonction de la qualité de l’acquisition, il y aura plus ou moins de retouches pour corriger ce maillage. Ces corrections sont réalisées par des designers, qui corrigent, remodèlent, « ferment » les formes ouvertes. Le Scanner 3D permet de gagner du temps dans le cas de la reproduction d’une pièce ou retro-engineering, mais n’élimine pas une étape humaine de CAO b) La photogramétrie A partir d’une multitude de clichés photographiques, pris sous différents angles, un algorithme permet de réaliser un rendu 3D d’un objet, paysage, bâtiment etc. Cette technique a pour avantage la rapidité de la prise de clichés photographiques, permettant ainsi de capturer un objet ou un personnage en mouvement. Comme les Scanner 3D, cette technique n’est pas suffisante pour envoyer le fichier acquis directement à l’impression, une étape primordiale, de vérification, correction est nécessaire pour réaliser une impression de qualité.
  • 41. guillaume riottot 40/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Dans le monde de l’impression 3D, il existe une multitude de formats de fichiers correspondants, soit à des matériels d’impression, soit à des logiciels de CAO. Dans cette multitude il n’existe pas de standard comme dans le monde de l’impression avec le PDF. La conséquence de cette diversité est souvent une incompatibilité qui nécessite de réaliser des conversions supplémentaires des fichiers. Néanmoins, deux formats sont largement utilisés et permettent de répondre à la plupart des besoins : 1@ Le!.STL!–!Standard!Tessalation!Language,!crée!par!3D!Systems!pour!décrire!le! fichier!CAO!à!une!imprimante! Le!.STL!est!aujourd’hui!le!format!le!plus!commun!et!le!plus!utilisé!par!les! imprimantes!3D.!!Par!contre!ce!format!ne!permet!de!pas!définir!les!couleurs!ou!la! texture!d’un!objet.! ! 2@ Le!.OBJ,!ce!type!de!fichier!en!plus!de!fournir!les!informations!nécessaires!pour! décrire!et!réaliser!l’objet,!fournit!également!la!texture!de!celui@ci!permettant!d’en! faire!une!impression!couleur.! ! Ce foisonnement de format rappelle les premiers jours du Web et les débuts de l’impression numérique avant que ne s’impose des standards comme le PostScript et plus tard le PDF, ou comme dans l’internet l’HTML 5 fait disparaître le langage flash. Face à ces complexités pour le commun des mortels, de multiples initiatives de constructeur, fabricant de logiciels ou même d’indépendants apparaissent pour développer des applications qui permettraient à tout un chacun de capturer ou concevoir un objet en 3D aussi simplement que possible. La quête de la « Killer App » est lancée. 11 11 http://bit.ly/TheseGR11 ou https://sprout.hp.com/
  • 42. guillaume riottot 41/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Dernièrement Google a annoncé qu’il mettrait dans les mains des utilisateurs finaux pour la fin de l’année 2015 le Projet Google Tango. Ce projet de Google a pour objectif de réaliser la capture en 3 dimensions à partir d’un simple smartphone.12 12 http://www.3ders.org/articles/20150204-google-project-tango-3d-scan-technology-could-be-coming- to-smartphones-this-year.html
  • 43. guillaume riottot 42/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 PARTIE DEUX
  • 44. guillaume riottot 43/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Partie Deux – Le marché et les applications de la Fabrication Additive Perspectives Les perspectives de la Fabrication Additive sont enthousiasmantes et l’engagement du Président des Etats-Unis, Barack Obama au cours du discours de l’union du 13 février 2013 en est une preuve : « There are things we can do, right now, to accelerate this trend. Last year, we created our first manufacturing innovation institute in Youngstown, Ohio. A once-shuttered warehouse is now a state-of-the art lab where new workers are mastering the 3D printing that has the potential to revolutionize the way we make almost everything. There's no reason this can't happen in other towns. So tonight, I'm announcing the launch of three more of these manufacturing hubs, where businesses will partner with the Departments of Defense and Energy to turn regions left behind by globalization into global centers of high- tech jobs. And I ask this Congress to help create a network of fifteen of these hubs and guarantee that the next revolution in manufacturing is Made in America. » « Il y a des choses que nous pouvons faire, dès maintenant, pour accélérer cette tendance. L'année dernière, nous avons créé notre premier institut d'innovation de fabrication à Youngstown, Ohio. Un entrepôt désaffecté est devenu un laboratoire à la pointe de la technologie où de nouveaux travailleurs maîtrisent l'impression 3D qui a le potentiel de révolutionner la façon dont nous fabriquons presque tout. Il n’y a aucune raison pour que cela ne puisse se faire dans d'autres villes. Alors ce soir, j’annonce le lancement de trois autres de ces centres d’innovation de Fabrication, où les entreprises seront en partenariat avec les ministères de la Défense et de l'énergie pour transformer les régions délaissées par la mondialisation en centres mondiaux d’emplois de haute technologie. Et je demande au Congrès d’aider à créer un réseau de quinze de ces pôles et de garantir que la prochaine révolution dans le secteur manufacturier soit « Made in America » » .
  • 45. guillaume riottot 44/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Le Marché Les potentialités du marché de la Fabrication Additive sont impressionnantes. Le Cabinet d’Etude Wohlers Associates estime que d’ici 2017, le marché de l’impression 3D triplerait, une autre étude provenant du portail statistiques Statista, estime que le marché mondial passerait de 1,7 Milliard de Dollars en 2011 à 10, 8 Milliards en 2021. La même source estime que le marché des matériaux et des services liés serait multiplié par 4, 5 entre 2014 et 2018 (de 3,8 à 16,1 Milliards) 13 ! Une autre société d ‘étude, qui au vu du développement majeur de cette industrie, a estimé la taille du marché en 2013, matériels, matériaux et services associés à 2,5 Milliards et prévoit un marché de 8 Milliards en 2014 pour atteindre 16,2 Milliards en 2018 soit une croissance annuelle de près de 45,7 % (CAGR) (étude Canalys) 14 ! ! Il faut noter également que le marché des imprimantes 3D qui a connu un fort développement ces dernières années par l’engouement des « maker » et autres hobbyistes est en train de s’ouvrir à l’avantage des entreprises qui découvrent les bénéfices et les avantages de la Fabrication Additive pour leur activité. 13 http://www.statista.com/statistics/261693/3d-printing-market-value-forecast/ 14 http://www.canalys.com/newsroom/3d-printing-market-grow-us162-billion-2018
  • 46. guillaume riottot 45/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Une étude de Gartner du mois de septembre 2013 estime que les entreprises représenteront plus de 80% des revenus liés au marché des imprimantes 3D et une part non négligeable des achats d’imprimantes 3D. Ci-dessus, une étude de Gartner, indique l’évolution de la répartition des achats d’imprimante 3D entre le particulier et l’entreprise. Le particulier sera clairement un fort contributeur à l’achat d’unité (par forcément en chiffre d’affaire.) Par contre il est clair que c’est dans le secteur de l’entreprise que se fera la croissance du marché du consommable (matériaux). ! Dans le cadre de l’adoption de la Fabrication Additive, par les entreprises, il apparait d’après l’étude de PWC et Zpryme qui date de février 2014 (US), que près d’un tiers des gros industriels américains en est déjà équipé. Il est également à noter que les entreprises de moins de 500 employés ne sont pas en reste par rapport aux entreprises plus importantes, avec 59% des petites entreprises
  • 47. guillaume riottot 46/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 contre 75% pour les plus importantes, qui expérimentent la FA pour déterminer comment celle-ci peut être utilisée, ou en l’utilisant pour le prototypage et voir même pour produire pour 10% d’entre elles. 15 En conclusion, La Fabrication Additive, classée troisième technologie de l’année 2015 par Gartner, représente un marché en pleine croissance aussi bien en B2B qu’en B2C. Bien que les différentes estimations des cabinets d ‘étude divergent en valeur absolue, la tendance est nettement à la croissance et bien qu’elle ne représente à ce jour qu’une infime partie du marché industriel, la Fabrication Additive est amenée dans les deux décennies à venir à prendre une part d’autant plus importante que ses possibilités bouleverseront l’industrie traditionnelle, non pas en la remplaçant, mais en infiltrant toutes les parties de celle-ci la rendant plus agile, plus économique et potentiellement plus durable pour la planète. 15 http://www.pwc.com/us/en/technology-forecast/2014/3d-printing/features/future-3d-printing.jhtml
  • 48. guillaume riottot 47/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 La 3D à la maison … Les médias et certains spécialistes voient déjà les imprimantes 3D envahir les foyers comme l’on fait les ordinateurs, puis les tablettes, néanmoins Terry Wohlers, l’auteur du Wohlers Report, une des références dans le domaine de la FA, n’est pas de cet avis et lors de la dernière conférence Inside 3DPrinting, il a clairement dit : « L’idée qu’il y est une imprimante 3D dans chaque foyer est un mythe » Cette affirmation se baserait sur les éléments suivants : tout d’abord cela impliquerait que le client serait également le fabricant. Aujourd’hui les matériels de FA, ne permettent pas de réaliser des objets finis dans différents matériaux, de plus les temps de production sont trop longs pour un consommateur qui est toujours plus « pressé » de satisfaire son besoin ou son envie. De plus, le consommateur ne s’intéresse pas, dans la majorité des cas, au comment un objet est fabriqué, ce qui l’intéresse c’est le produit fini. Si la 3D, n’envahira pas massivement les foyers pour la fabrication de tous les produits, elle sera néanmoins présente pour satisfaire certains de nos besoins comme l’a permis l’ordinateur. Le mode de fonctionnement du foyer ne sera pas transformé, mais enrichi par un nouvel outil permettant de répondre à certains besoins. Structure du marché Le marché de la FA est particulier, en effet, les constructeurs n’ont pas de force de vente directe. La plupart des ventes se fait via un réseau de distribution. Cette distribution est de plus très éclatée, il n’existe pas, hormis pour la distribution des machines grand public, de distributeurs généralistes. Le marché étant très orienté technique et industrie, celui-ci est très segmenté. Un distributeur dans le domaine médical, n’aura que peu de chance de pouvoir s’imposer dans un autre domaine comme l’aéronautique. Les besoins des clients ainsi que leur langage étant très spécifique, un ingénieur commercial ou un technicien du médical ne pourra que difficilement « communiquer » avec son interface au sein d’une
  • 49. guillaume riottot 48/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 entreprise de l’aéronautique, rendant complexe, voir impossible, une relation commerciale basée aujourd’hui sur des besoins client très techniques. Néanmoins avec l’émergence de l’impression 3D « grand public » ou de produits « grand public » issus de la FA, cette spécialisation se réduit petit à petit. Aujourd’hui l’entrée de gamme est principalement basée sur la technologie FDM. Les acteurs sont multiples, il existe tout de même une offre de produit en SLA (Stéréolithographie) et DLP. Dans les prochaines années une offre en SLS devrait également voir le jour. Ces nouvelles offrent permettraient un développement de l’impression économique d’autres matières comme le métal et certains polyamide. D’après Terry Wohlers, il y aurait environ 200 constructeurs de matériels dans cette gamme de prix dont près de 50 % Asiatiques. Moyen et haut de gamme : Sur ce segment de marché, les technologies utilisées pour la FA sont très diverses et à part les deux grands acteurs du marché qui ont dans leur gamme presque toutes les technologies (3DSystems et Stratasys), la plupart ne développent que des matériels basés sur une, voir deux technologies maximum. Les fabricants de matériaux Il existe deux groupes de fabricants de matériaux, le premier serait sur le modèle des fabricants de copieurs et imprimantes, le fabricant de matériel, produit également le matériau utilisé par son équipement. Bien évidemment, le principe de la lame de rasoir étant en trame de fond, les prix sont souvent exorbitants, le plastique utilisé dans l’industrie coûte 4 fois moins cher. Enfin il y a les « indépendants » qui développent des matériaux plus économiques compatibles avec les équipements et qui pousse la filière entière au développement de nouveaux matériaux.
  • 50. guillaume riottot 49/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Les nouveaux entrants Très récemment, HP a annoncé un matériel de Fabrication additive qui devrait être lancé courant 2016. Cette annonce est d’autant plus intéressante que mis à part la technologie développée, HP apportera à ce secteur d’activité un réseau de distribution et une force de vente plutôt orientée Services qu’Industries. Il sera intéressant d’observer et étudier la stratégie d’HP dans la conquête de ce marché prometteur mais assez éloigné aujourd’hui de leur cœur de métier Les prestataires ou le 3DPaaS (3DPrinting as a Service) Avec la démocratisation de la Fabrication, et dans la lignée des pionniers comme Materialise, Shapeways, Pnoko ou Sculptéo, de nombreuses sociétés se sont développées dans l’offre de 3DPaaS pour répondre aux besoins croissants des entreprises en impression et en particulier dans le choix des matériaux et des technologies d’impression. Ce secteur est en forte croissance et la société Shapeways a récemment annoncé qu’elle produisait 181.000 objets par mois, et tout dernièrement Amazon a déposé un brevet concernant l’impression d’objet dans ses camions de livraison. Egalement avec l’avènement des « petite » imprimantes 3D, une offre de plateformes de mise en relation de créateur d’objet 3D avec des possesseurs d’imprimantes s’est rapidement développé, une des premières est la plateforme 3DHub 16, d’origine néerlandaise, recense plus de 10.000 imprimantes de par le monde. Le principe est simple, vous avez besoin d’imprimer un objet, mais vous n’avez pas d’imprimante, vous renseigner votre emplacement, la plateforme vous propose les imprimantes, en fonction des matériaux ou de la technologie que vous désirez proche de chez vous, la plateforme vous propose alors une mise en relation avec un « prestataire ». La plateforme prend une commission sur la transaction financière. Et comme la plupart des plateformes de mise en relation, clients et fournisseurs se notent mutuellement. La grande distribution s’implique 16 https://www.3dhubs.com/!!@!!http://bit.ly/TheseGR16! http://myminifactory.com/!
  • 51. guillaume riottot 50/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 également dans le déploiement de système d’impression 3D sur les points de ventes, après Top Office, Auchan fait un test grandeur nature dans le nord de la France et l’enseigne de bricolage Leroy Merlin, a organisé un tour de France de démonstrations de 2 jours dans près de 120 magasins pour faire connaître la technologie, et a également lancé son premier « FabLab » l’Atelier. 17 18 Freins à la croissance et au développement Un des freins au développement de la FA, serait le manque de formations adaptées à la création de fichier 3D pour l’impression. Au cours d’une causerie au musée du design de Londres, le fameux designer Jon Ive indiquait l’absence de formation à la conception de prototype physique, « Beaucoup de designers que je rencontre en entretien d’embauche ne savent rien construire, parce que les ateliers de design dans les écoles coûtent cher alors que les ordinateurs sont bon marché » On oublie que designer un objet dans la vraie vie est plus complexe que sur un écran « c’est tragique (que les étudiants) passent quatre ans de leur vie a étudier le design d’objet en 3D sans en fabriquer un seul » Cette réalité dans les écoles de design est encore plus vraie dans l’éducation scolaire. Un autre frein au développement de l’impression 3D, serait également les différents brevets qui existent sur les technologies, entrainant dans certains cas une forme de monopole empêchant un développement de ces technologies, tant dans leur évolution techniques qu’économiques. Cela pourrait changer ou en tout cas s’assouplir, comme me l’indiquait Davide Sher senior writer pour « 3D PrintingIndustry.com » : « les acteurs possédant des brevets n’attaquent pas systématiquement les utilisateurs de leurs brevets, par contre dès qu’ils commencent à réaliser un revenu conséquent, là c’est une autre affaire », comme dans le cas de 3DSytems contre FormLabs. 17 http://www.leroymerlin-angers.fr/atelier/ 18 http://www.bloomberg.com/bw/articles/2014-04-10/staples-wants-to-bring-3-d-printing-to-the- masses
  • 52. guillaume riottot 51/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Egalement, à ce jour, il existe pléthore de plateformes de « dépôt » de fichiers « open source », permettant à tout un chacun de déposer des fichiers 3D. Mais il n’existe pas encore de plateforme « fédérante » par la pertinence des designs, ni de système permettant de trouver simplement. Le « Google » du fichier d’impression 3D est encore à créer. Il paraît évident que le jour où, soit par reconnaissance d’image, soit par un autre dispositif, un utilisateur pourra décrire ce qu’il cherche, aussi facilement que dans un moteur de recherche « classique », et trouver. Alors le téléchargement et l’impression « domestique» prendront sans aucun doute leur envol. En attendant cette possibilité grand public, se développent des plateformes « professionnelles » permettant aux designers et industriels de réaliser des transactions facilement avec des fichiers « propres » tout en évitant le piratage 19 « Le site MakingSociety.com (que j’ai mis en ligne) référence les sites qui mettent a disposition des fichiers 3D. Il y en a bien une centaine, et le problème de ces sites c’est que leur offre en objet est vraiment pauvre. Cela n’a pas d’intérêt. Qui investirait entre 1000 et 3000 euros dans une imprimante et imprimerait des « petits bouts de plastique » ? Ce n’est pas là que cela va se passer. » - Mathilde Berchon Un des éléments qui manquerait à la Fabrication Additive pour connaitre un développement encore plus rapide, et là je ferai un parallèle avec l’impression classique c’est l ‘équivalent du PDF pour la 3D. Avant le PDF il était complexe et ardu de pouvoir imprimer un document quel que soit l’imprimante ou la presse utilisée, aujourd’hui ce type de fichier permet dans 90% des cas une impression irréprochable. Sécurité et conformité des objets issus de l’impression 3D Les normes de sécurité sont une des problématiques à laquelle la Fabrication additive se heurte. Le marché et la technologie étant encore très jeunes, toutes les règles de sécurité et de conformité des pièces et objets qui existent doivent être adaptées, modifiées pour 19 http://www.3discovered.com/
  • 53. guillaume riottot 52/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 répondre à ce nouveau procédé. Comment pourra-t-on assurer que le fichier imprimé sur l’imprimante 3D « A »avec le matériau B, sera « conforme» aux spécificités originelles du produit ? Comment s’assurer qu’un fabricant de plaquette de frein en impression 3D aura utilisé le bon matériau ? Copyright et propriété intellectuelle Le copyright aujourd’hui, de par la jeunesse de l’impression 3D, n’est pas encore un frein au développement de la 3D. Comme au tout début du téléchargement de musiques celui- ci n’était pas impactant pour les maisons de disques car n’étant pas donné à tout le monde, car il fallait bidouiller, et savoir comment télécharger, mais, la vulgarisation des moyens de téléchargement, ont obligé les « majors » à réagir. Là, le piratage ne concernera pas qu’un pan de l’industrie, mais bien toutes les industries, comment réagiront-elles, comment pourront-elles empêcher quelqu’un de scanner un objet dans un magasin et de le reproduire chez lui, voire même d’en modifier son usage, ses dimension pour le faire sien ? Comment sera juger l’adaptation d’un objet ? Quelle sera la définition d’un objet ? Qu’est ce qui sera considéré comme piratage ou comme re-création, là encore l’univers de la musique est un bon exemple où ces dernières années les « majors » se battent contre les « remix» d’œuvres leur appartenant. Qu’est-ce qui définira un objet ? Son design ? Son usage ? Le matériau utilisé ? Une pièce mécanique « déposé » en métal mais qui serait reproduite en plastique sera-t-elle une contrefaçon ? Coût d’impression Le coût de l’impression 3D est encore trop important, à ce jour, pour que celle-ci remplace la fabrication traditionnelle, mais déjà divers acteurs ont développé des produits
  • 54. guillaume riottot 53/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 qui soit réutilisent les déchets plastiques20 , soit permettent de recycler les PLA. 21 On peut aussi s’attendre à une baisse des prix lorsque le marché atteindra des volumes qui obligeront les différents acteurs des matériaux pour imprimante à baisser les prix pour gagner des parts de marché. Un autre frein de la Fabrication Additive aujourd’hui est que, les imprimantes 3D ne permettent pas encore de mélanger différents matériaux aisément. Pour produire des appareils électroniques par exemple il est encore nécessaire d’assembler, mais là encore les avancées sont telles et les enjeux tellement importants que tous les constructeurs travaillent à la conception d’unité de production associant FA et robotique pour réaliser des objets assemblés. Une des premières initiatives dans le domaine vient d’être montrée au CES 2015 à Las Vegas, où la société Voxel8, a présenté la première imprimante 3D permettant d’imprimer le circuit imprimé en même temps que l’objet.22 Finition de l’objet L’impression 3D ne permet pas encore dans de nombreux cas d’imprimer un objet « prêt à vendre » et nécessite une finition (polissage, etc) qui peut représenter jusqu'à 30% des coûts et délais pour avoir un produit vendable. Par contre, ce critère n’est d’aucune utilité pour toutes les pièces cachées des différents produits de notre quotidien (cf roue crantée d’une machine à laver par exemple). 20 http://cubify.com/en/EKOCYCLE 21 http://www.extrusionbot.com/product/the-eb2/ 22 http://www.voxel8.co/
  • 55. guillaume riottot 54/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Applications de la Fabrication Additive Selon une enquête réalisée sur 100 fabricants industriels américains, les 2/3 de ceux-ci expérimentent, ou utilisent la FA pour leur activité (PricewaterhouseCoopers oct.201423) Une étude du Cabinet Wholers donne également des indications sur les différents secteurs utilisant l’impression 3D et les applications qu’ils en font : 23 http://www.pwc.com/en_US/us/technology-forecast/2014/issue2/features/future-3d-printing.jhtml Comment utilisés vous l’impression 3D ? Experimentation pour en connaitre les applications ? Prototypage seul Prototypage et production Développement de produit impossible à faire traditionnellement Production de pièces/produits finis ne font rien 28,9 % 24,6 % 9,6 % 2,6 % 0,9 % 33,3 % Additive manufacturing worldwide by activities: Source: Wohlers Report 2010La Fabrication Additive dans le monde par activité
  • 56. guillaume riottot 55/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Prototypage Rapide C’est l’application reine des ces 30 dernières années, depuis la fin des années 80 et l’émergence de la FA, les grands industriels ont recours à l’impression 3D pour valider leur preuve de concept, permettre d’accélérer, de réduire les coûts et d’accélérer les temps de mise sur le marché des produits. Avec la baisse des coûts des matériels et le développement des 3DPaaS, le prototypage rapide se démocratise permettant à de nombreuses entreprises de petite taille d’en profiter. Unilever utilise le protoypage pour la conception de ses moules, ce qui leur permet de 40% pour la création des moules. Outillage La FA est également très utilisée pour l’outillage. En permettant de réaliser un outil (souvent unique) pour une chaine de production, d’optimiser un outil à moindre coût ou encore d’imprimer des outils spécifiques à distance. Dans le domaine de l’outillage, la FA permet de réduire les coûts de fabrication, de stockage ainsi que les délais d’approvisionnement. Elle assouplit fortement le développement de nouveaux outils dans le domaine de la robotique industrielle, permettant à celle-ci de modifier sa chaine de Additive manufacturing worldwide by utilizations: Source: Wohlers Report 2010 La Fabrication Additive dans le monde, son utilisation
  • 57. guillaume riottot 56/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 montage rapidement et économiquement rendant ainsi possible de produire des séries toujours plus courte. Le dernier exemple en date qui a été particulièrement relayé, est l’envoi puis l’impression dans la station spatiale internationale d’une clé à cliquet. 24 La société Stratasys estime que la FA permettrait une réduction des coûts d’outillage sur certaines applications qui se situerait entre 50 et 95% et permettrait d’accélérer la mise sur le marché d’un produit de 30 à 80%. ! Fabrication Rapide Cette application permet aux industriels de produire très rapidement une pièce. Elle permet ainsi d’éviter les lourds process de production industrielle, ou de pouvoir fournir une pièce détachée manquante ou « non suivi » (obsolète). Cela permet aux entreprises de réduire sensiblement le nombre de pièces détachées en stock, et donc de réaliser des économies. La compagnie maritime MAERSK a installé cet été des imprimantes 3D dans ses navires afin de permettre à l’équipage de produire des pièces en plastique ABS pour remplacer des pièces cassées. Certes uniquement certaines pièces peuvent être produites, mais le mouvement est lancé et l’on peut imaginer que prochainement l’équipage sera à même de produire également des pièces métalliques25 Personnalisation de masse Bien que les machines de FA, ne puissent pas encore concurrencer les méthodes de fabrication traditionnelle sur le terrain de la rapidité ou de la productivité, on peut déjà imaginer de réaliser des personnalisations de masse. L’opérateur Orange, en partenariat avec Sculptéo, a proposé à la fin de l’année 2014, un service de personnalisation de coques de téléphone portable.26 Encore plus récemment une compagnie de téléphonie 24 http://www.space.com/28095-3d-printer-space-station-ratchet-wrench.html 25 http://3dprint.com/9021/maersk-ships-3d-printers/ 26 http://orange.sculpteo.com/
  • 58. guillaume riottot 57/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 mobile japonaise propose d’imprimer différents modèles de coque de mobile désigner par Keita Suzuki 27 que l’on peut personnaliser. Et l’un des plus importants fabricants de matériels, 3DSystems, travaille d’arrache pied au développement d’une Fabrique3D afin de permettre une personnalisation de masse. 28 Production de masse Aujourd’hui, la Fabrication Additive ne permet pas de réaliser des productions de masse, mais la Deloitte University, insiste non pas sur le remplacement des outils de production traditionnels mais plus sur une hybridation de la production. Les coûts de développement, de production de moules, de chaine de montage, etc. font que les coûts de fabrication peuvent représenter jusqu'à 93% des coûts du produit fini. Dans ces circonstances, la Fabrication Additive est une solution intermédiaire idéale pour une production réduite. Il est donc indispensable pour une entreprise d’étudier le seuil de rentabilité entre le moulage par injection, ou d’autres techniques et la Fabrication Additive Une jeune entreprise de service d’impression 3D (3Dmoniak), a pu établir que pour une production de 300 « vaches publicitaires », il était plus économique et équivalent en temps de la réaliser en impression 3D. On peut imaginer que dans les années à venir avec les développements de « mini-usine » et les besoins de plus en plus spécifiques des clients, ce seuil évoluera à l’avantage de la FA. Pour faire un parallèle avec l’industrie des arts graphiques, en 20 ans les presses numériques sont passées de 3 pages couleurs minute recto seul à 2000 pages couleur recto/verso par minute. 27 http://www.productdesigncenter.jp/project/ - http://www.3ders.org/articles/20150127-kddi-launches- 3d-design-and-printing-service-for-smartphone-cases.html 28 https://www.youtube.com/watch?v=UFb3TkC7OMo
  • 59. guillaume riottot 58/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Supply Chain Aujourd’hui la Fabrication Additive, n’est encore que peu utilisée pour répondre aux problématiques de la Supply Chain, néanmoins les avancées dans le domaine laissent supposer que la Supply Chain intégrera très prochainement cette technologie pour répondre aux problématiques que sont : les délais, le transport, les coûts de stock, l’impact environnemental. Imaginons un réparateur ou même un client final ayant besoin d’une pièce de machine à laver, il commande sa pièce en ligne, reçoit un code qui lui permet d’imprimer la pièce soit chez lui s’il est équipé, soit chez un 3DPaaS. Ce genre de scénario affectera la Supply Chain. Une étude de PwC estime que 30% des fabricants pensent que l’émergence de l’impression 3D provoquera la restructuration de leur Supply Chain. Robotique L’impression 3D est intimement liée au développement de la robotique, de par sa versatilité, sa souplesse et son coût abordable. Les roboticiens ont profité à plein de cette liberté qui a permis de développer des preuves de concept plus rapidement et plus efficacement. Cela est particulièrement vrai pour les roboticiens amateurs. Défense L’intendance est le nerf de la guerre des opérations militaires, c’est pourquoi l’armée s’intéresse particulièrement à la Fabrication Additive. Tout d’abord pour permettre à ses soldats de produire les pièces manquantes ou cassés rapidement. Mais aussi pour imprimer des médicaments, des prothèses, de la nourriture, etc. La possibilité de ne transporter que le strict nécessaire est essentielle pour permettre un déploiement et une mobilité accrue. La réussite d’une opération militaire dépend fortement de l’intendance et l’impression 3D de par sa versatilité et sa souplesse est une solution plus que réaliste.
  • 60. guillaume riottot 59/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Aéronautique. L’aéronautique est un des secteurs qui utilise déjà massivement la Fabrication Additive, non plus pour le seul prototypage, mais bien pour produire des pièces utilisées dans les avions. Du conduit d’air, aux ailettes de réacteur en passant par les injecteurs de réacteur. L’aéronautique met en place tous les outils nécessaires pour développer la Fabrication Additive à grande échelle.29 Une récente analyse de PWC indique que les compagnies aériennes pourraient économiser jusqu’à 1 milliard de dollars par an si 15% des pièces détachées étaient imprimé en 3D. Et si aujourd’hui Boeing imprime en 3D près de 300 pièces pour ses avions, le constructeur de réacteur GE, est en train de développer des « Micro-Usines » pour réaliser une production de 45.000 injecteurs permettant une économie allant jusqu'à 75% des coûts de production 30 Industrie Spatiale La Fabrication Additive est une application très importante non seulement comme nous l’avons vu précédemment pour permettre la fabrication d’outil ad-hoc à partir de matériaux transportés depuis la Terre, mais également pour la construction de base extra- terrestre. L’ESA a présenté à la fin de l’année 2014 un projet de construction de base lunaire à partir de robot de fabrication additive utilisant principalement les matériaux présents sur la lune.31 Industrie Automobile Comme l’aéronautique, l’industrie automobile utilise la Fabrication Additive depuis longtemps dans ses bureaux de Recherches & Développement ou de design. On peut supposer qu’avec l’accélération des possibilités de celle-ci, l’industrie automobile intégrera de plus en plus de pièces imprimées en 3D, comme nous l’avons développé précédemment, l’impression 3D de pièces au design optimisé ou utilisant des matériaux 29 !http://www.msn.com/en@us/video/other/coming@soon@3@d@printed@jet@engines/vi@BBcdwuJ 30 http://www.pwc.se/sv_SE/se/verkstad/assets/3d-printing-and-the-new-shape-of-industrial- manufacturing.pdf (page 6 et 14) 31 http://www.esa.int/fre/ESA_in_your_country/France/Construire_une_base_lunaire_en_impression_3D
  • 61. guillaume riottot 60/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 plus légers, permettront aux véhicules d’être moins énergivore. Par ailleurs la FA va permettre une gestion des stocks de pièces détachés beaucoup plus économique. Le constructeur ou son sous-traitant n’enverra plus une pièce physique dans une concession mais enverra un fichier 3D de la pièce pour production sur place. Finit les stocks et les délais. Dernièrement une toute nouvelle société d’impression 3D de 2 personnes, Dismen3D.com, a scanné l’un des engrenages d’une vielle boite de vitesse anglaise puis l’a imprimé en ABS pour le plus grand bonheur de son client collectionneur. La longue traine chère à Chris Anderson32 revient en force dans le monde physique. Sport Les instruments de numérisation en 3D associés à l’impression 3D, permettent aujourd’hui de développer pour les sportifs de haut niveau des chaussures, des raquettes, etc parfaitement adaptés à leur physiologie. Dans le cadre de mon activité, j’ai eu le plaisir de rencontrer et d’interviewer Astrid Guyart, vice-championne du monde de fleuret 2013, celle-ci souffre d’une tendinite chronique au coude de son bras armé depuis bientôt 2 ans. Suite à la lecture d’un article sur l’équipe d’escrime du Japon aux JO de Londres, dont les membres avaient tous une poignée adapté à leur main. « L’idée a émergé. A partir d’une poignée existante, j’ai fait des tests avec l’école supérieure d’ostéopathie pour calculer les contraintes qui passent dans mon bras, ensuite nous avons scanner la poignée, fait un modèle élément fini pour retrouver les résultats des tests réalisés, puis on optimisera la poignée pour faire le design qui génère le moins de contraintes dans mon bras pour limiter les efforts et répartir ceux-ci sur d’autres tendons. » Environnement Les différentes initiatives pour récupérer la matière plastique pour en faire de la matière d’impression, les développements en impression 3D de nanoparticules, la réduction des 32 Chris Anderson auteur des ouvrages « The Long Tail » et de « Maker »
  • 62. guillaume riottot 61/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 cycles de fabrication, ainsi que la réduction des distances de transport, sont déjà de bons exemples d’application de la 3D pour l’environnement L’utilisation de matières plus légère ainsi que l’optimisation des designs des pièces sont également un des nombreux avantages de l’impression 3D pour l’environnement. La compagnie aérienne Virgin pense économiser jusqu'à 1 million de dollars par avions en carburant simplement en ayant redesigné les bras articulé des écrans des sièges. GE qui a également redesigné des supports pour ses réacteurs qui pèsent 84% de moins ! 33 L’impression 3D de permet également de se réapproprier et relancer des techniques anciennes, par exemple le studio d’architecture Rael San Fratello s’est réapproprié la technique de climatisation qui consistait a faire passer de l’air au travers d’un pot en terre cuite rempli d’eau, en imprimant en 3D des briques aux formes complexe impossible à réaliser de manière traditionnelle. 34 L’impression 3D est également une technologie importante pour contrer l’obsolescence programmée. Industrie du Sexe (Sex Toys) Ce marché estimé à près de 13 Milliards de dollars, est un secteur des secteurs dynamique de l’impression 3D ou l’exemplaire unique et la personnalisation sont des atouts de vente importants. Associé à la réalité virtuelle, l’interconnexion, l’impression 3D permettra de répondre aux fantasmes les plus uniques. 35 Confection Bien que frémissant, on sent dans le monde de la confection un réel intérêt pour l’impression 3D qui dans un secteur hyper-créatif et soucieux de se différencier est un outil fantastique de « libération » de créativité. 33 Accenture – 3D Printing’s disruptive potential – page 4 (en annexe) 34 http://www.emergingobjects.com/projects/cool-brick/ 35 http://3dprintingindustry.com/2015/01/30/pornstars-getting-physical-eroticarts-3d-printing/ - http://motherboard.vice.com/blog/scanning-the-future-of-3d-printed-sex-toys-nsfw
  • 63. guillaume riottot 62/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 La Fabrication Additive, permet aussi bien de créer très rapidement des preuves de concept, mais également de réaliser des vêtements, accessoires, en petites quantités voire personnalisées. A titre d’exemple Louis Vuitton a développé des « parc de formes » pour ses chaussures faites sur mesure, remplaçant un process long et couteux par l’impression 3D de ces formes. Bijouterie C’est un des secteurs qui sera parmi les premiers à être 3DTransformé (e-transfo), en effet les solutions de stéréolithographie (SLA) utilisant des résines ne laissant pas de cendres. Il s’agit d’une aubaine pour ce secteur ou la personnalisation, voire l’exemplaire unique est très demandé. Cette démocratisation de la création permettra aussi l’émergence de nouveaux acteurs dans ce secteur Design Le design, après le prototypage est le secteur qui profite le plus de la Fabrication Additive, enfin les designers disposent d’un outil simple, rapide et économique qui leur permet de faire rentrer dans la réalité leur œuvre. Cette démocratisation a également permis l’émergence de designers qui développent des produits basés sur leur imagination et leurs besoins développant ainsi de manière spectaculaire leur créativité. GE a récemment lancé un concours de Design avec pour thème le réfrigérateur, l’originalité et la pertinence des créations gagnantes méritent d’être cité. 36 Samuel Bernier Designer et DA du FabShop, fut l’un des premiers a utiliser l’impression 3D comme un vrai outil pour designer : 36 https://firstbuild.com/SebastianKerner/rad-reindeer-multi-purpose-fridge-tool/
  • 64. guillaume riottot 63/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 « Le Projet RE 37 est le premier projet de « upcycling » qui m’a permis d’être connu. On peut utiliser l’imprimante 3D non pas pour faire un prototype, mais pour faire des objets fonctionnels. J’ai utilisé l’imprimante 3D pour transformer des boîtes de conserve en haltères, cabane à oiseaux, en tasse, en sablier, etc.… » Personne ne l’avait fait avant ? « Non j’ai été le premier à le faire en utilisant l’imprimante 3D » Architecture L’impression 3D est une solution simple, fiable et rapide, pour les architectes qui aujourd’hui pour des raisons économiques et de délais ne réalisent que rarement des maquettes des bâtiments qu’ils conçoivent. Les représentations 3D à l’écran ne donnent pas la même impression et ne permet qu’a peu de personnes de se représenter le bâtiment. Travaux Publics La Fabrication Additive est un axe de développement pour le secteur des travaux publics et les initiatives sont nombreuses. En Chine, une dizaine d’habitations ont été imprimées pour un prix dérisoire (env. 3500€ chaque), l’impression 3D permettrait également de faire gagner un temps considérable pour la construction et ainsi de réduire les coûts de main d’œuvre et de matériaux. Tout récemment un immeuble a été imprimé en Fabrication Additive.38 39 37 http://project-re.blogspot.fr/ 38 http://www.3dnatives.com/imprimees-3d-structures-tremblements/ 39 http://bit.ly/TheseGR36 - Impression de maisons : http://bit.ly/TheseGR36-1 http://www.monunivers3d.com/4221/
  • 65. guillaume riottot 64/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Bio-Impression Les possibilités de la bio-impression sont larges, déjà la société 3D Biosciences imprime en 3D des tissus de cellules cancéreuses. Et de nombreuses initiatives sont lancées, pour l’impression de peau, d’os ou encore d’organe. Le gouvernement japonais ayant compris le potentiel de la bio-impression investit près de 20 Millions d’Euros dans la recherche. 40 Récemment une équipe de l’université du Texas à Austin a inventé une colle « génétique » qui peut être extrudée, et qui permettrait potentiellement de réaliser des impressions d’organe. 41 Secteur Médical Optique La différenciation et l’importance de son image, font que la FA est une solution concrète et aboutit pour la réalisation de monture originale et unique.42 Déjà aujourd’hui les opticiens Lissac propose de l’impression 3D pour développer et valider des montures sur mesure et personnalisées. Avec le développement des technologies d’impression multi-matériaux, les montures seront très vite connectées offrant à leur porteur une multitude de fonctions, navigation web, téléphonie, mesures médicales etc. Ophtamologie La recherche dans ce domaine avance très vite, un professeur de Princeton, Michael McAlpine, a réussi a imprimer en 3D des LED, sur une matière organique, ouvrant la possibilité de créer une « lentille » qui stimulerait le nerf optique, permettant ainsi d’améliorer la vision des malvoyants. Ses recherches ont également permis de confirmer la capacité de l’impression 3D de construire des éléments multi matériaux opérationnels. 40 http://www.3dnatives.com/japon-champion-bio-printing/ 41 http://www.monunivers3d.com/4216/ 42 http://www.protoseyewear.com/
  • 66. guillaume riottot 65/100 Thèse professionnelle MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet – 2014 Prothèses Depuis déjà 4-5 ans, les prothèses en métal sont régulièrement produites en FA. Cette technique est d’autant plus intéressante, que la FA permet de réaliser des prothèses « interne » plus légères parfaitement adaptées au patient, mais également de réaliser une structure particulière, reproduisant la structure poreuse de l’os afin que celui-ci prenne « possession » de la prothèse plus facilement et plus vite. Les travaux de la Professeure Hala Zreiqat de l’Université de Sydney43 , permettent même d’espérer qu’à terme, la FA pourra construire de l’os, et ainsi permettre un remplacement à « l’identique » de l’os endommagé, tout en évitant les problématiques liés aux rejets de greffe. Avec la démocratisation de l’impression des technologies FDM, et le développement de nouveaux matériaux, il est facile de réaliser des impressions de prothèses de mains, à un coût 10 à 15 fois moins cher que précédemment. De plus les fichiers permettant de réaliser ces prothèses sont en libre accès sur des plateformes comme Thingiverse. Cette tendance va en grandissant et associée avec l’explosion de la robotique, le prix des prothèses robotisés va baisser énormément permettant à encore plus de personnes d’en profiter. 44 Prothèses dentaires Ce secteur est en train de vivre sa 3D-Transfo à un rythme soutenu et les prothésistes dentaires s’ils veulent exister demain, doivent dans les plus brefs délais, se former, s’équiper sans tarder. Le frein au développement des systèmes permettant à un dentiste de réaliser lui- même une prothèse dans son cabinet tombe. Aujourd’hui les scanners 3D permettant de réaliser une image 3D d’une dent à remplacer à un prix qui permet à un cabinet de 43 http://www.3ders.org/articles/20141014-australian-scientists-develop-3d-printed-synthetic-bone- substitute.html 44 http://www.3ders.org/articles/20150124-flexy-hand-2--filaflex-remix-realistic-looking-prosthetic-hand- 3d-printed-gyrobot.html