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André Uzan

Ancien universitaire

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L’impression 3D. 1. vers un changement de modèle industriel L’impression 3D. 1. vers un changement de modèle industriel

 L’impression 3D .1 : vers un changement de modèle industriel .

L’impression 3D est un nouveau procédé de fabrication d’objets physiques. L’objet est dessiné par conception assistée par ordinateur (CAO) ; le fichier ainsi obtenu est traité par un logiciel spécifique et le résultat de ce traitement est envoyé à l’imprimante 3D qui réalise l’objet.

C’est le processus que nous suivons pour utiliser notre imprimante 2D actuelle… sauf que l’imprimante 3D fabrique un objet physique réel, produisant le « volume » (3ème dimension) par empilement de couches de matière ; c’est pourquoi on parle de « fabrication additive » dans le langage industriel.

Ces dernières années, cette technologie a marqué des progrès techniques considérables et continue de le faire:

-Diversification des matières utilisées : plastique, métal, résine, cire, plâtre, céramiques, grès, verre, bois, voire matières alimentaires, etc.

-Diversification des procédés d’impression : dépôt de matière fondue ; utilisation de laser pour fondre des poudres de matière ou pour la durcir couche par couche :

-Perfectionnement des imprimantes sur les plans de la précision et de la vitesse de réalisation.

-Développement des logiciels de préparation de l’impression.

-Diversification des types d’imprimantes (grand public, professionnels, production) et tendance à la baisse des prix.

 

Mais les progressions les plus significatives concernent l’utilisation.

-les applications professionnelles se sont multipliées : prototypes, pièces industrielles diverses (de voitures, d’avions, etc.), bâtiments, prothèses et produits médicaux, biens de consommation, etc.

-les offreurs d’imprimantes et de services d’impression en ligne sont de plus en plus nombreux.

Et surtout, les experts prévoient un développement et une « démocratisation » de cette activité telle qu’ils parlent d’un prochain déclin de la production industrielle de masse d’aujourd’hui, d’un changement de modèle industriel, et, de façon plus générale ; d’une nouvelle donne en matière de production des biens.

Voyons ce qui peut fonder une telle prédiction et ce qu’une entreprise peut faire pour s’y préparer.

Commençons par prendre une vue plus concrète de l’activité de l’impression 3D, de l’état de cette activité.

 

  1. L’impression 3D en 2018.

On prendra cette vue au travers des résultats de la dernière enquête annuelle conduite en 2018 auprès des professionnels utilisateurs de la 3D, enquête que réalise Sculpteo, une société française pionnière dans l’impression 3D en ligne et dans le conseil aux entreprises dans ce domaine.

1000 réponses ont été réunies provenant de professionnels utilisant l’impression 3D ; réponses de dirigeants et d’ingénieurs,  travaillant sur tous les continents, dans des entreprises de toutes tailles et produisant toutes sortes de biens. 

1.1. Les résultats globaux.

1.1.1. La plupart des entreprises possèdent une Imprimante 3D et souvent plusieurs mais utilisent aussi des services d’impression 3D. Tous considèrent que cette possession est devenue indispensable pour rester compétitif dans de nombreuses industries et ils augmentent nettement leurs investissements dans ce domaine.

L’utilisation de l’impression 3D s’est beaucoup diversifiée : plus de domaines d’application (prototypage, production, échantillons de vente, etc.) ; plus de départements de l’entreprise utilisateurs (R et D, Conception, production, méthodes, maintenance, etc.) ; plus de matériaux utilisés (plastiques, métal, résine, grès, etc.) ; plus de méthodes d’impression mises en œuvre (FDM et frittage laser direct en métal, etc.).

1.1.2. Les déterminants principaux du développement de l’activité 3D sont les suivants :

-L’attractivité des machines : prix, vitesse, qualité de l’impression, réalisation de pièces à géométrie complexe.

-La facilité et le coût d’approvisionnement en matériaux  (métal, en particulier).

-La capacité d’offrir des produits personnalisés en séries limitées.

-La flexibilité de production.

Les domaines dans lesquels les plus forts progrès seront recherchés dans les 5 ans à venir sont les suivants :

-L’accélération du développement des produits.

-Le développement de l’offre de produits personnalisés et de séries limitées.

-L’accroissement de la flexibilité de la production.

-La réduction de l’investissement en outillage.

-Le développement de la co-création.

 

1.2. Les caractéristiques des trois secteurs d’activité principaux : produits industriels, biens de consommation et aéronautique.

Produits industriels

Les entreprises de ce secteur utilisent l’impression 3D pour le prototypage mais aussi et de plus en plus comme méthode de fabrication de produits, utilisant moins de plastiques mais plus de métaux. Il y a de plus en plus d’entreprises spécialisées dans l’impression 3D.

Biens de consommation

Les entreprises de ce secteur utilisent l’impression 3D  davantage pour le prototypage et moins pour la production. Dans la production, ils visent à proposer des produits personnalisés, des petites séries et des pièces détachées.

Aéronautique

C’est le secteur où l’impression 3D est principalement utilisée pour la production. Ce secteur montre qu’il est maintenant possible de créer des pièces techniques à base de métal.

 

  1. Autres indicateurs du développement de l’impression 3D.

Voyons ce qui s’observe dans des secteurs moins « couverts » par l’enquête précédente et ce que disent les grands cabinets d’études et de conseils,  comme IDC ((« International Data Corporation » ou Gardner.

 

2.1. L’auto-impression du particulier,

Au rythme où se développe la production des imprimantes personnelles et se réduisent les prix, il sera bientôt possible à chacun d’« imprimer » à domicile les objets de son choix (jouets,  pièces détachées, armes, outils, bijoux, éléments de mobilier,  chaussures, montures de lunettes et d’innombrables objets du quotidien,) ; ce qui correspond à la tendance actuelle à la personnalisation, à la customisation des produits, à l’écologie, à l’autonomie, etc.

Faute d’imprimante personnelle, on pourra imprimer chez un fournisseur de services d’impression « en dur » ou en ligne.

Cette perspective de plus en plus réaliste est de nature à remettre en cause fortement le rapport actuel des particuliers à la  consommation.

2.2. L’impression médicale

C’est le domaine où les progrès seront les plus remarquables. On peut déjà « imprimer » ou faire imprimer des prothèses orthopédiques, des appareils dentaires ou auditifs, etc. pour des prix modiques. Des recherches intenses portent sur l’impression des organes et tissus (un foie, un cœur, des tissus cutanés ou cardiaques, des vaisseaux sanguins et d’autres tissus adaptés à la thérapie chirurgicale et à la transplantation) ; des recherches portent également sur des robots miniaturisés capables de cheminer dans le corps afin d’y effectuer une « réparation » ou d’y délivrer un médicament.

Appelé «bio-impression 3D», ces recherches représentent un potentiel énorme d’efficacité et de réduction du prix des soins de santé, de transformation des établissements de soins et des industries biotechnologiques. 

2.3. L’impression aérospatiale.  

La NASA et l’Agence Spatiale Européenne se préparent à utiliser également cette impression pour leurs vaisseaux spatiaux et envisagent même de produire des pièces sur la lune à partir de matériaux prélevés sur place.

Des pièces et des prototypes spécialisés sont déjà réalisés sur terre et la Station spatiale internationale dispose d’une imprimante 3D qui permet aux astronautes d’imprimer des pièces de rechange à la demande.

De tels « atelier d’usinage » dans l’espace sont de nature à faciliter les expéditions et à mieux assurer leur sécurité.

2.4. L’impression immobilière.

C’est peut-être l’industrie qui connaîtra les transformations les plus grandes.

On créera des matériaux de construction complexes et spécialisés ; on commence à voir des imprimantes 3D géantes et on peut déjà voir des maisons construites selon cette technologie. L’émirat de Dubaï s’est donné pour objectif de construire un quart de ses bâtiments selon cette  technologies d’impression 3D d’ici 2025 et une startup y a créé une grue géante capable de construire un bâtiment de plus de trois étages.

Des impressions de bâtiments sont en cours aussi aux USA, en Hollande, en Chine, etc. et en un temps qui passe d’un nombre de jours en un nombre équivalent d’heures (par exemples de 20 jours à 20 heures).

Il est clair qu’une « révolution de la construction » est en préparation.

2.5. Les prévisions de croissance selon l’IDC. (« International Data Corporation »)

L’activité va progresser au taux annuel de 20% les 5 prochaines années, la croissance concernant principalement les imprimantes et les matériaux mais aussi, dans une moindre mesure, les services d’impression, les logiciels et les conseils. C’est le développement des matériaux qui primera dans les prochaines années, ce qui facilitera à la fois l’adoption des imprimantes 3D et leur utilisation.

Les prototypes, les pièces de rechange et les pièces de réparation resteront les principaux types d’utilisation de l’impression 3D mais les utilisations médicales seront en fort développement

2.6  La France en retard. 

Selon le cabinet américain Gartner le nombre  imprimantes 3D vendues a été de 0,5 millions en 2016 et devrait atteindre 5 millions en 2019.

Les Etats-Unis totalisent 38 % des imprimantes 3D installées à ce jour, le Japon, la Chine et l’Allemagne (9 %), la France 3 %.

Les leaders mondiaux du marché sont américains ; quelques fabricants d’imprimantes sont allemands ; la France ne fait bonne figure qu’en matière de logiciel de conception 3D.

 

Ainsi, il est évident que l’impression 3D a commencé à avoir un impact considérable sur les activités de conception et de production de tous les secteurs d’activité.

Des limites importantes existent à son développement : le prix des imprimantes 3D est élevé, les produits sont moins solides, certains matériaux sont rares et chers,  les séries et économies d’échelles sont réduites, les durée de production sont longues, les risques de « copie illégale » de fichier imprimables sont élevés, etc.

Mais il est clair que les perspectives sont très favorables, même à court terme, si on prend en compte l’importance des acteurs déjà engagés et la vitesse actuelle de la progression des technologies mécaniques, chimiques et médicales.

Aussi, beaucoup d’experts prédisent-ils que l’impression 3D va tout simplement rendre obsolète le modèle de l’industrie de masse qui prédomine aujourd’hui et, par suite, reconfigurer la géographie de la production.

On a vu ci-dessus que nombreux sont les éléments susceptibles de fonder cette prédiction mais une explication plus globale est nécessaire ou, au moins, une analogie éclairante.

 

  1. Une analogie éclairante

3.1. L’analogie.

Elle a été établie par un entrepreneur et journaliste américain, Chris Anderson, auteur de « Makers : la nouvelle révolution industrielle ». (La culture maker, de l’anglais make= faire, est une culture du Do it yourself = faites-le vous-même », culture tournée vers l’utilisation innovante de la technologie : l’électronique, la robotique, l’impression 3D, etc.).

Cet auteur affirme ceci « Le mouvement des « Makers » en est, aujourd’hui, là où en était la révolution de la micro-informatique en 1985 : un phénomène qui semblait laisser voir de simples bricoleurs contester l’ordre existant d’une époque. En fait, il s’agit de l’instauration d’un nouveau modèle économique de la fabrication, du changement de la façon dont nous fabriquons le monde. Désormais, chacun peut mettre des usines en marche d’un simple clic de souris ». Des produits plus ouverts, moins chers, plus personnalisés vont venir désormais concurrencer la production de masse et reposer la question de la propriété et de la consommation. (Voir : http://outilspourdiriger.fr/vendre-ou-louer-le-declin-de-la-propriete/)

3.2. L’explication.

Au 20e siècle, la limitation du choix de biens physiques était due à trois goulots d’étranglement : on ne pouvait acheter des biens que si ces biens étaient assez demandées pour que :

  1. les industriels les fabriquent.
  2. les commerçants les aient en magasin.
  3. les consommateurs puissent les trouver (via des moyens d’informations).

L’informatique et le web ont tendu à faire « sauter » les deuxième et troisième goulots. Comme Amazon l’a montré, la distribution électronique a pu proposer bien plus de produits que n’importe quel distributeur physique. Et les moteurs de recherche ont permis aux gens de trouver des produits qui n’étaient pas nécessairement assez demandés pour légitimer leur présence dans les vitrines ou les publicités.

Le web a aussi levé partiellement le goulot n°1 en permettant à la distribution numérique de rendre visible des produits de niche à faible demande.

Mais la révolution du web a été plus loin : elle a permis à chacun de faire des choses que d’autres pouvaient utiliser : créer des moyens d’informer (vidéos, blogs, etc.), des outils numériques pour la musique, pour l’édition et pour le logiciel, des moyens numériques de distraire, de partager etc.

Bref, cette révolution a levé les goulots d’étranglement en détournant massivement l’attention du public vers les productions d’amateurs et de niche et au détriment des professionnels et des biens de masse.

3.3. Le changement de modèle industriel

Une évolution semblable est en cours dans le domaine des biens matériels.

Les imprimantes 3D et autres outils de prototypage tendent à permettent à quiconque de créer ou de faire créer sur demande des objets uniques pour son propre usage. Partout dans le monde, des usines vont proposer des fabrications à la demande, via le web, à quiconque disposera d’un modèle numérique et d’une carte de crédit. Cela permettra à une toute nouvelle catégorie de créateurs de se lancer dans la production, sans avoir à construire une usine.

La production manufacturière va devenir un service comme un autre (Voir : http://outilspourdiriger.fr/vendre-ou-louer-le-declin-de-la-propriete/). On pourra utiliser une petite fraction d’une vaste infrastructure industrielle, comme on veut et quand on veut ; on aura accès à ces usines comme on accède aujourd’hui aux serveurs de Google, d’Apple, etc

3.4. Pertinence

La pertinence de la prédiction paraît forte, en particulier sur les points suivants : la « démocratisation » de l’utilisation de l’impression 3D pour les particuliers ; le développement de l’impression 3D dans les entreprises ; le développement des entreprises de service d’impression 3D ; prédiction qui, en fait, est déjà largement en cours.

Par contre, et comme en informatique, il y a de fortes chances que ce soient des sortes de Google ou d’Apple ou d’Amazon qui développent et possèdent l’essentiel de l’infrastructure d’impression 3D utilisable par tous, ce qui nous éloigne de la « démocratisation » et nous rapproche de la concentration informatique actuelle

3.5. Se préparer à l’impression 3D

En tout cas, toute entreprise « vierge d’impression 3D » doit préparer l’avenir et, au moins, suivre la démarche classique suivante : créer un groupe d’étude et de propositions sur l’introduction de l’impression 3D, avec les objectifs généraux suivants :

-étudier les applications d’impression 3D en cours ou en préparation chez ses fournisseurs et ses concurrents ;

-repérer les sources d’aide en matière de choix et d’introduction de l’impression 3D, sources existant dans sa profession, sa région ou au plan national;

-repérer le ou les premiers « pas » à faire: prototype, échantillons de ventes, produits à vendre ; produire pour soi ou pour les autres en fournissant un service d’impression, etc.

-choisir dans le marché des imprimantes ;

-repérer les partenariats à préparer pour réaliser le premier projet.

 

Aucune reproduction ne peut être faite de cet article sans l’autorisation expresse de l’auteur ».  A. Uzan. 27/08/2018