Trois tendances de la fabrication numérique pour 2020

Alors que nous approchons de la fin de 2019, les technologies derrière la numérisation à grande échelle ne ralentissent pas du tout.

Au cours des cinq prochaines années, 85 % des entreprises industrielles devraient avoir mis en œuvre les technologies de l'Industrie 4.0 dans toutes les divisions commerciales clés. La tendance est à la production d'applications numériques pratiques qui ne deviennent visibles que maintenant.

En raison d'une myriade de défis, l'industrie manufacturière a été lente à adopter des efforts de numérisation à grande échelle. Les quelques dirigeants qui se sont aventurés à la frontière de la transformation numérique ont préparé le terrain pour que le reste suive.

L'approche dominante a été plus « attendre et voir » que « à toute vapeur ». En conséquence, il y a un conflit entre les attentes des ingénieurs produits et les mentalités des fabricants.

Dans le passé, les fabricants ont été lents à adopter les nouvelles technologies, mais 2020 sera probablement une année d'adoption numérique généralisée. Les étincelles ont jailli, et avec des valeurs aberrantes remettant en cause le statu quo, l'industrie est poussée en avant.

« Avec l'évolution rapide de la technologie, les fabricants doivent pérenniser leurs plans de transformation de l'Industrie 4.0 ou risquer de prendre du retard par rapport à leurs concurrents », déclare le rapport 2019 de McKinsey sur « Puissant l'avenir d'une transformation de la fabrication numérique ».

Les ingénieurs sont fondamentalement ouverts à l'innovation et à la technologie. Dans le même temps, la nature du processus les oblige à collaborer à plusieurs niveaux de la chaîne d'approvisionnement, avec des industries qui n'ont pas toujours adopté le même état d'esprit. Pour eux, la numérisation de la fabrication signifie qu'ils peuvent intégrer des efforts d'économie de temps, d'énergie et d'argent tout au long du processus de production.

Voici les trois principales technologies de conduite que nous prévoyons voir en 2020, et comment elles permettront aux ingénieurs :

En ligne et à la demande

Avec l'aide de plates-formes numériques qui facilitent l'ensemble du processus via un réseau de partenaires distribués, les fabricants en ligne ont expérimenté de nouveaux matériaux et des modèles commerciaux innovants au cours de l'année dernière.

En créant un écosystème de fabricants de qualité, tout ce que les ingénieurs ont à faire pour fabriquer des pièces est de télécharger leurs conceptions assistées par ordinateur (CAO), en spécifiant le matériau, la finition de surface, les trous filetés, les tolérances et le délai d'exécution vers le cloud. La plate-forme confirmera ensuite la conception, et un membre du réseau distribué avec des capacités de fabrication pour la pièce spécifique prendra en charge le projet.

En plus de l'impression 3D de plastiques et de métaux, les entreprises de fabrication à la demande en ligne proposent des suites avec une variété de processus, y compris l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), la production de tôle, le moulage par injection et le moulage d'uréthane. Avec la possibilité d'accéder à ces méthodes de fabrication en ligne, la production de pièces à la demande devient une méthode de fabrication plus viable.

Bien que cette industrie en soit encore à ses balbutiements, le potentiel qu'elle libère pour les ingénieurs est énorme. Traditionnellement, la production de pièces a été entravée par les longs délais d'approbation du devis, le transport international et le besoin de commandes minimales en grande quantité, ce qui augmente les coûts et les temps d'arrêt. En réduisant ces barrières, la fabrication à la demande en ligne permet aux ingénieurs de livrer sans compromettre leur conception.

Au cours de l'année à venir, nous nous attendons à voir davantage d'ingénieurs se tourner vers la fabrication à la demande comme moyen de résoudre les principaux problèmes. Il est probable que cela conduira à une concurrence accrue dans cette industrie, ainsi qu'à une consolidation des leaders du marché à tous les niveaux. Cela incitera finalement les plates-formes à adopter de nouveaux matériaux et attirera plus de fabricants dans le réseau distribué, ce qui se traduira par un choix accru pour les ingénieurs, moins de temps d'arrêt et des coûts inférieurs.

Plus de partenariats, de coentreprises

Les industriels ont eu du mal à dépasser la phase de test de leurs stratégies de numérisation, en raison de leur taille, des chaînes d'approvisionnement mondialisées et du manque d'objectifs clairs. Bien que cela commence à changer, les grandes organisations sont généralement à la traîne lorsqu'il s'agit d'adopter des mentalités véritablement numériques dans leurs rangs. Les décideurs en sont conscients et cherchent à apporter l'expertise numérique de l'ensemble de leurs écosystèmes.

« Alors que les fabricants pensent à renforcer l'agilité de leurs chaînes d'approvisionnement, on se rend de plus en plus compte que ces efforts ne peuvent pas se produire de manière isolée », déclare Deloitte’s 2020 Manufacturing Industry Outlook. « La nécessité de cultiver un écosystème fort est une tendance qui s'est imposée, et nos recherches montrent qu'il s'agit d'une stratégie de plus en plus efficace pour les fabricants, notamment en ce qui concerne la dynamique numérique. »

Selon Deloitte, cette tendance se déroulera probablement au cours de l'année à venir de deux manières distinctes. Premièrement, les usines intelligentes - celles qui sont à la pointe de la transition numérique - voient les avantages des partenariats dans leurs écosystèmes, créant de nouveaux modèles commerciaux et de la valeur pour les clients à un taux nettement supérieur à celui de leurs concurrents. Les retardataires qui hésitaient à déménager cherchent maintenant à reproduire ce succès dans leur propre entreprise. Deuxièmement, ceux qui repoussent les limites n'ont pas encore terminé et continueront probablement à étendre leurs propres écosystèmes afin de trouver des capacités qu'ils n'ont pas en interne.

De nombreux leaders du marché utilisent cette stratégie pour approfondir leur vision numérique. Mais étant donné la valeur relative supérieure des capacités numériques sur le marché, suggère Deloitte, "il est plus probable que 2020 apportera des partenariats et des coentreprises plutôt que des acquisitions pures et simples."

L'accès à un écosystème externe de partenaires est essentiel pour combler les importants déficits de talents et de capacités que connaissent de nombreux fabricants. Ainsi, il est probable que nous assisterons à une année de partenariats entre de grandes entreprises et des scale-ups numériques innovantes. Les ingénieurs bénéficieront d'une concentration accrue sur l'expérience utilisateur, la communication interne et les parcours clients rationalisés.

Impression 3D

Ce qui a commencé comme une technologie principalement utilisée pour le prototypage est devenu une industrie en soi. L'impression 3D est considérée comme l'une des technologies les plus perturbatrices de l'Industrie 4.0. En tant qu'élément clé de cette révolution, « 3DP évolue en tant qu'alternative pratique pour le développement de produits et la fabrication conventionnelle », selon un livre blanc de PwC de la fin de l'année dernière.

Au cours des dernières années, l'arrivée de nouveaux matériaux a fait avancer l'industrie et les applications explosent. À l'origine, seule une petite sélection de plastiques était disponible pour les projets d'impression. Aujourd'hui, l'ajout de matériaux tels que le béton, le métal et l'encre à nanoparticules ont élargi le potentiel d'innovation de façon exponentielle.

Avec l'arrivée d'imprimantes plus grandes, plus rapides et plus complexes, les ingénieurs ont la capacité de créer des objets à une échelle beaucoup plus grande qu'auparavant. Quatre des impressions 3D les plus importantes de cette année sont :

• Le premier cœur humain imprimé en 3D, imprimé en Israël cette année. Des chercheurs de l'Université de Tel Aviv ont produit le cœur modifié vascularisé en utilisant les propres cellules et matériaux biologiques d'un patient.
• L'Université du Maine a récemment achevé le plus grand bateau imprimé en 3D, un croiseur de deux tonnes et de 7,5 mètres, comprenant la plus grande pièce solide jamais imprimée en 3D.
• Le moteur du Crew Dragon de SpaceX a été entièrement fabriqué par impression 3D en métal. Conçu pour être le véhicule spatial habité le plus sûr jamais construit, l'engin a effectué 16 missions depuis et vers la Station spatiale internationale.
• Le prix de l'impression 3D de maisons entières sur place a chuté de manière spectaculaire, passant de 4 000 $ à 10 000 $, ce qui permet aux personnes dans le besoin d'accéder à un logement sûr et abordable.

Alors que les technologies d'impression 3D pour des matériaux tels que le métal et le béton ont été relativement chères au cours des dernières années, un flux continu d'innovations a commencé à les intégrer dans le processus de production traditionnel.

Au fur et à mesure que les imprimeurs avancent à un rythme rapide, ils se rapprochent de ce que l'industrie considère comme le Saint Graal de l'impression 3D :l'impression multi-matériaux, qui permettra aux ingénieurs de concevoir en utilisant une combinaison de filaments.

Cette méthode d'impression est prête à débloquer le plus de valeur de toutes les techniques d'impression 3D. Des mesures ont été prises pour introduire l'impression multi-matériaux dans un environnement de prototypage, et la technologie semble prête à devenir une utilisation commerciale au cours des deux prochaines années.

À long terme, ces avancées donneront aux ingénieurs une plus grande liberté de conception, augmenteront la productivité du prototypage et rendront la livraison plus efficace. L'évolution des matériaux et des machines elles-mêmes fait que les experts prédisent que la valeur de l'industrie de l'impression 3D augmentera pour atteindre plus de 50 milliards de dollars d'ici 2026. Ajoutez à cela l'industrie de fabrication à la demande en pleine expansion et la probabilité de nouveaux partenariats à tous les niveaux, et nous commençons à voir 2020 comme la référence du processus de numérisation accéléré de l'industrie manufacturière.

Filemon Schoffer est co-fondateur et CCO de Centres 3D, une plateforme de fabrication en ligne.