Croissance des technologies de fabrication : tendances, adoption et prévisions pour l'usinage CNC, l'impression 3D et la fonderie

Les innovations en usinage CNC, fabrication additive et technologies de fonderie offrent aux entreprises, prosommateurs et consommateurs un niveau sans précédent d'options de conception. Mais avec tant de technologies sur le marché, la question demeure : comment évoluent-elles en termes de croissance et quelles industries les emploient le plus ?

Voici un aperçu des tendances de croissance de l'usinage CNC, de l'impression 3D et du moulage sous vide pour 2019 et les prévisions futures.

Usinage CNC

Adoption et statistiques d'utilisation

Selon Raghav Bharadwaj Shivaswamy, analyste principal chez Technavio pour la recherche sur l'automatisation : « Les applications de machines-outils sont classées en trois segments importants : machines-outils d'enlèvement de métal, machines-outils de formage de métal et autres accessoires. Le segment des machines-outils d'enlèvement de métal dominait le marché américain avec une part d'environ 51 % en 2016, principalement en raison de la demande plus élevée pour les applications industrielles d'enlèvement de métal. »

Les industries automobile, aérospatiale et de fabrication métallique sont les utilisatrices les plus importantes des technologies d'usinage soustractif automatisées. Viennent ensuite la construction, l'énergie et la puissance. Les États-Unis sont le plus grand marché unique pour l'outillage automobile et devraient croître davantage (taille de la population, incitations gouvernementales, base de consommateurs, etc.).

Les principaux fournisseurs de technologies d'usinage (CNC et laser) identifiés par les analystes de Technavio sont Dalian Machine, DMG MORI, Haas Automation, JTEKT et Komatsu. Les machines CNC sont utilisées pour le fraisage, le perçage, le taraudage et l'alésage.

Si les régions APAC utilisent actuellement le plus les commandes numériques CNC, le marché européen devrait connaître une forte croissance grâce aux avancées technologiques et aux investissements. Les acteurs mondiaux clés incluent Bosch Rexroth AG (Allemagne), DMG MORI CO., LTD. (Japon), Fagor Automation (US), FANUC Corporation (Japon), Haas Automation, Inc. (US), Hurco Companies, Inc. (US), Mitsubishi Electric Corporation (Japon), Okuma Corporation (Japon), Siemens AG (Allemagne).

Croissance et prévisions

Le marché des commandes numériques CNC était évalué à 2,86 milliards USD en 2016, avec une croissance attendue à un TCAC de 3,8 % entre 2017 et 2023, pour atteindre 3,70 milliards USD. L'adoption croissante de l'automatisation industrielle, la capacité à réduire les coûts d'exploitation et la demande croissante de production de masse sont les facteurs clés, selon « Markets and Markets ».

Plus spécifiquement, les machines CNC 3 axes devraient détenir la plus grande part de marché. Les machines 5 axes devraient également croître d'ici 2023.

L'industrie automobile devrait maintenir sa dominance dans l'usage CNC. L'innovation, le besoin de production rapide et de meilleure qualité sont les moteurs principaux, non seulement pour la production automobile, mais aussi pour la défense et l'aérospatial.

Une autre estimation prévoit une hausse de 4 % d'ici 2021. C'est intéressant car l'historique montrait que beaucoup pensaient que l'industrie de l'usinage avait déjà atteint son pic. Selon Gardner Business Intelligence : « L'industrie américaine de la machine-outil, mesurée par les commandes (USMTO), a culminé à 7,4 % de croissance en septembre 2014, avant de connaître un creux avec des volumes en baisse de 19,4 % en juillet 2016. »

Impression 3D

Fabricants d'imprimantes et adopteurs

En termes de fabricants d'imprimantes, le changement majeur jusqu'en 2018 a été le basculement vers des systèmes plus onéreux. Le segment en croissance principale est le nombre d'entreprises produisant des imprimantes à 5 000 $ ou plus, passant de 135 à 177 fabricants. En comparaison, les entreprises produisant des machines sous ce seuil ont diminué, mais le marché global est en hausse en termes de revenus et d'investissements.

Notons qu'en raison de l'adoption croissante d'année en année, il est difficile de suivre exactement quelles industries utilisent l'impression 3D. Cependant, l'aérospatiale et la défense sont définitivement parmi les plus gros utilisateurs. En 2018, 64 % des entreprises A&D utilisaient l'impression 3D en production, devançant toutes les autres industries sondées.

En termes de cas d'usage, plusieurs avancées récentes indiquent une bonne santé pour la technologie. En avril, HP a célébré sa 10 millionième pièce imprimée avec sa technologie Multi-Jet Fusion en un an. HP collabore avec Daimler Trucks North America, Fast Radius, Linear AMS et le Corps des Marines américains.

Les recherches de Nano Dimension montrent que dans l'électronique, l'impression 3D de circuits multicouches et d'électronique flexible sont les usages les plus populaires. L'intérêt principal de l'industrie est d'accélérer le développement produit et favoriser l'innovation.

L'industrie médicale utilise l'impression 3D depuis un certain temps. Selon Harvard Business Review (2015), l'industrie américaine des appareils auditifs est passée à 99 % de fabrication additive en moins de 500 jours. L'impression 3D dentaire reste l'un des usages médicaux les plus importants, avec des entreprises comme ClearCaps l'utilisant pour produire des aligneurs dentaires en grande série.

Utilisation et matériaux

Selon Sculpteo, 55 % des entreprises prévoyaient d'augmenter leurs dépenses en services et solutions d'impression 3D en 2017. Un an plus tard, 70 % des entreprises avaient augmenté leurs investissements en 2018 contre 49 % en 2017. L'augmentation globale des investissements est un bon signe. Ces investissements servent diverses fonctions de l'impression 3D dans ces entreprises.

En 2017, selon l'enquête de Sculpteo, l'impression 3D servait principalement à accélérer le développement produit (28 %), proposer des produits personnalisés (16 %) et augmenter la flexibilité de production (13 %).

2018 a marqué les ventes record de matériaux pour la fusion sur lit de poudre polymère, atteignant environ 400 millions USD. Si les plastiques restent le matériau le plus courant, leur croissance stagnait jusqu'en 2017, où une croissance soudaine des polymères industriels est apparue. De même, les matériaux métalliques ont crû de 41 % sur l'année.

Croissance et prévisions

D'ici 2020, le marché global de l'impression 3D devrait totaliser 15,8 milliards USD pour tous produits et services AM dans le monde. Le rapport Wohlers prévoit des revenus de 23,9 milliards USD en 2022 et 35,6 milliards USD en 2024. L'avenir s'annonce radieux avec une croissance annuelle supérieure à 40 % pour les prochaines années.

Autre statistique intéressante : le nombre d'entreprises se considérant « impression 3D d'abord » et l'utilisant comme mode de production principal. Ce nombre est passé de 15 % à 22 % de 2017 à 2018. La même année, 36 % des entreprises sondées par Sculpteo utilisaient l'impression métal, contre 28 % précédemment.

Parmi toutes les technologies d'impression 3D, la fusion sur lit de poudre devrait détenir la plus grande part jusqu'en 2024. Les industries aérospatiale, automobile, santé et ingénierie utilisent couramment le DMLS, EBM, SHS, SLM et SLS pour développer des pièces fonctionnelles.

Moulage sous pression

Fabricants et adopteurs

Les principaux fabricants sont Alcoa Corporation, Walbro, Consolidated Metco, Inc., Dynacast, Gibbs Die Casting Corporation, Bodine Aluminum, Inc., Ryobi Ltd, Aluminum Corporation of China Limited, Martinrea Honsel Germany GmbH, Endurance Technologies Limited et Alcast Technologies.

Le marché du moulage sous pression est important dans l'automobile, qui cherche à produire des pièces durables. Les fabricants de machines industrielles et de tuyauterie y recourent de plus en plus, avec une croissance dans l'aérospatial et la défense. L'utilisation de composants en aluminium plus résistants dans l'agriculture et les dispositifs médicaux a aussi augmenté.

L'aluminium est le métal le plus utilisé en fonderie. Le marché mondial de la fonderie d'aluminium était estimé à 47,1 milliards USD en 2018, avec un TCAC prévu de 9,1 % de 2019 à 2025. Cette hausse est due à la fabrication automobile et à la demande accrue du bâtiment et construction en Asie-Pacifique. Un segment prometteur pour les pièces d'aluminium finales est le secteur industriel, dont la croissance jusqu'en 2025 est attribuée à la modernisation de pays agricoles traditionnels comme l'Inde et le Brésil.

Le moulage sous pression représentait environ 53 % du chiffre d'affaires du marché en 2018, grâce à la production de gros volumes. Le moulage sous pression haute pression (HPDC) représente 71 % des procédés sous pression, permettant des cadences de production plus élevées.

Croissance et prévisions

En 2017, le marché mondial du moulage sous pression était évalué à 62,87 milliards USD, projeté à 93,87 milliards USD d'ici 2023. Le marché devrait enregistrer un TCAC de plus de 6,93 % pendant 2018-2023. L'Asie-Pacifique est de loin le plus grand marché, représentant plus de 58 % de part mondiale en 2017. Une croissance supplémentaire est attendue pour les alliages de magnésium en Asie-Pacifique grâce à la préférence des utilisateurs finaux pour des coûts de production plus bas. Les entreprises établies posent des défis technologiques, de fiabilité et de qualité, menant à des fusions-acquisitions entre petites et grandes entreprises.

Les deux marchés majeurs sont l'automobile (premier) et l'habitat (second). Les deux sont de bons baromètres de la santé globale de l'industrie de la fonderie. Les ventes de véhicules légers ont atteint 17,55 millions d'unités en 2016, une autre bonne année. Au niveau mondial, environ 60 % de tous les produits de fonderie sont destinés à l'automobile.

Récemment en Amérique du Nord, une hausse de l'usage du moulage sous pression dans l'automobile a été attribuée aux réglementations EPA sur la consommation. Cela a pu contribuer à des augmentations inattendues. Les nouvelles normes EPA portent le MPG à 35,5 d'ici 2016 puis 54,5 d'ici 2025. L'Europe devrait afficher un TCAC de 7,1 % en valeur de 2019 à 2025, notamment en Allemagne, France, Italie et Russie.

Moulage par injection

Fabricants et adopteurs

Les technologies de moulage par injection de métal (MIM) ont été adoptées par l'automobile & aérospatial, les biens de consommation et les dispositifs médicaux, ce qui a mené à la croissance du secteur. Une croissance supplémentaire est attendue compte tenu de la demande pour smartphones et produits électroniques, plusieurs composants (connecteurs lightning, curseurs, pièces à fibre optique) étant produits par MIM.

Pour les plastiques, les principaux adopteurs sont l'automobile et le médical, suivis de la construction, du médical et de l'emballage. De nombreuses industries, comme l'automobile, remplacent l'acier par du plastique pour alléger le poids, provoquant un basculement des préférences de production.

Les acteurs clés du moulage par injection incluent Dynacast, GKN Plc, Britt Manufacturing, Dean Group International Ltd., Cypress Industries, Sintex, CMG Technologies, Indo-MIM Pvt. Ltd., Real Technik AG et ATW Companies. Pour les plastiques, les principales entreprises sont BASF, Dow Chemical Company, DuPont et HTI Plastics.

Les entreprises adoptent le moulage par injection pour des temps de traitement plus rapides, l'élimination d'opérations secondaires, et de meilleurs niveaux de tolérance. Cela permet aussi de minimiser la finition et le post-traitement. C'est aussi rentable, comparé à d'autres méthodes de fabrication.

L'industrie médicale utilise aussi le moulage par injection pour supports, dispositifs d'administration de médicaments, équipements de remplacement articulaire et divers implants.

Matériaux

Pour les plastiques, une volatilité récente des prix du marché affecte la croissance. Les matières premières (benzène, éthylène, propylène, styrène) fluctuent et font face à des préoccupations environnementales sur leur élimination. Cela rend le marché incertain. Cela a toutefois poussé les entreprises à investir dans des matériaux biodégradables alternatifs ces dernières années.

L'Asie-Pacifique mène dans les deux catégories de moulage par injection. Elle détient 37 % du marché pour le moulage plastique, possiblement grâce à l'emballage, téléphones et biens de consommation. L'Amérique du Nord est le second consommateur majeur, avec un TCAC prévu de 10 %. L'Europe est un autre marché majeur avec une demande estimée à 45,29 milliards USD d'ici 2025.

Croissance et prévisions

La taille du marché mondial des plastiques moulés par injection était de 325,69 milliards USD en 2018, avec un TCAC prévu de 5,7 %. Le marché mondial du MIM était de 2,1 milliards USD en 2015, projeté à croître à un TCAC de 11,9 % de 2016 à 2025.

L'augmentation des dépenses produit au Brésil, Chine, Inde, Mexique, Russie et Afrique du Sud devrait créer plus de croissance. Dans les plastiques et les métaux, la demande croissante de pièces automobiles légères et plus petites stimule les opportunités pour le MIM. C'est aussi vrai pour les composants haute résistance dans les moteurs et systèmes électroniques automobiles.

La clarté optique, la biocompatibilité et les méthodes de production rentables devraient stimuler la demande dans le médical. La santé et le médical devraient atteindre un TCAC dépassant 6,3 % pour une valeur nette de 40,49 milliards USD d'ici 2025.

Sources principales : rapport Wohlers, Sculpteo, Grand View Research, Technavio, Reuters, North American Die Casting Association et Mordor Intelligence.