L'impression 3D a-t-elle atteint le plateau de la productivité ?
[Crédit image :Groupe BMW]
Dans le Gartner Hype Cycle - un graphique qui mesure la maturité de la technologie - le plateau de productivité représente une étape où l'adoption généralisée commence à décoller. Mais où en est l'impression 3D sur ce graphique ? Autrement dit, peut-on dire qu'il est arrivé à maturité ?
L'industrie de l'impression 3D est vaste :il existe de multiples segments avec des degrés de maturité variables. Cela dit, nous pouvons encore saisir plusieurs tendances indiquant que l'impression 3D arrive à maturité.
Nous les examinons ci-dessous, ainsi que les trois secteurs de l'impression 3D qui montrent des signes d'adoption précoce par le grand public.
La plupart des nouvelles industries sont fragmentées et se consolident à mesure qu'elles arrivent à maturité. Selon le cadre de la courbe de consolidation, toutes les industries suivent un cycle de vie similaire à travers les 4 étapes suivantes :ouverture, évolutivité, concentration, équilibre et alliance.
En utilisant le cadre et l'historique de l'impression 3D comme guide, nous pouvons évaluer où se situe l'industrie sur la courbe de consolidation.
Apparue dans les années 1980, l'impression 3D était en phase d'ouverture jusqu'à la fin des années 2000, avec des entreprises comme Stratasys, 3D System, Materialise créant une empreinte mondiale et établissant des barrières à l'entrée en protégeant une technologie propriétaire.
Le début des années 2010 a marqué une période de transformation pour l'impression 3D qui entrait dans la prochaine étape de la courbe de consolidation - Échelle. L'industrie était en croissance exponentielle. Les nouveaux acteurs majeurs faisaient leur apparition, comme MakerBot, 3DHubs, Formlabs pour n'en citer que quelques-uns. Et le nombre d'acquisitions s'accélère, notamment Stratasys et 3DSystems.
Mais l'industrie accumulait également beaucoup de battage autour d'elle. Lorsque le cycle de battage médiatique a atteint son point le plus bas vers 2015, beaucoup ont prédit la fin de l'industrie de l'impression 3D.
Cependant, ce qui a pris fin en réalité, c'est l'intérêt des consommateurs. La fin du battage médiatique a révélé la véritable nature de l'impression 3D en tant que technologie de fabrication avec un potentiel énorme dans de nombreuses industries.
Alors que l'étape d'échelle de l'impression 3D grand public diminuait, l'étape d'échelle de l'impression 3D industrielle a prospéré.
À l'approche des années 2020, nous commençons à passer de la deuxième étape d'échelle à la troisième étape de concentration - et les 12 derniers mois n'ont mis en évidence cette tendance, avec une augmentation notable des activités de fusion et acquisition à grande échelle.
Parmi certains des mouvements de fusion et d'acquisition d'impression 3D les plus médiatisés au cours des derniers mois, citons :
En l'état actuel des choses, les années 2020 seront marquées par la tendance des méga-deals, qui va remodeler l'industrie de l'impression 3D et la repositionner à l'échelle mondiale.
Depuis son émergence, l'impression 3D a été principalement utilisée pour le prototypage, la réduction des délais de mise sur le marché et l'amélioration du développement de produits. Cependant, au cours des dernières années, nous avons remarqué un changement dans l'utilisation, avec une augmentation du pourcentage de pièces d'utilisation finale imprimées en 3D.
Cette tendance est mise en évidence par plusieurs enquêtes sectorielles. Par exemple, l'indice de sentiment d'impression 3D d'Ultimaker 2021 a signalé une diminution de 7 % des applications de prototypage, tandis que l'utilisation des pièces d'utilisation finale a augmenté de 5 % par rapport aux résultats de 2019.
Le rapport 3D Printing Technology Trends 2021 de Jabil raconte une histoire similaire. L'enquête indique que si le prototypage est resté stable, l'utilisation de l'impression 3D pour les pièces d'utilisation finale est sur une trajectoire de croissance. Près de 55 % des entreprises interrogées déclarent utiliser au moins un quart de leur capacité d'impression 3D pour produire des pièces fonctionnelles ou d'utilisation finale, une croissance notable par rapport aux chiffres de 2019.
Ces chiffres indiquent que la FA a atteint le point d'inflexion, évoluant d'une technologie pour les passionnés et les premiers utilisateurs à une technologie avec un large éventail d'applications industrielles. En d'autres termes, l'adoption de l'AM a atteint un autre niveau – le niveau de maturité précoce.
L'essor de l'impression 3D pour les applications fonctionnelles est étroitement lié aux progrès des matériaux et du matériel.
Par rapport à la fabrication traditionnelle, la plupart des processus d'impression 3D étaient lents et manquaient de matériaux fonctionnels et certifiés pour les applications de production.
Les acteurs de l'industrie de l'impression 3D, envisageant la rupture de l'industrie manufacturière traditionnelle via la FA, ont dû trouver un moyen d'industrialiser l'impression 3D.
Cela impliquait de développer des technologies prenant en charge des volumes de production plus élevés et des matériaux permettant des applications AM avancées.
Du coup, côté hardware, on assiste à l'essor du jet de liant et de la fusion multi-laser sur lit de poudre pour les métaux et des procédés de photopolymérisation en cuve pour les plastiques.
En attendant, les marques de matériaux se concentrent de plus en plus sur les matériaux hautes performances, notamment les alliages et composites avancés.
Lire aussi :L'impression 3D composite :une technologie émergente avec un avenir prometteur
En fin de compte, le recentrage sur les solutions capables de produire contribue à stimuler la croissance de la FA dans les secteurs industriels qui hésitaient auparavant à adopter l'impression 3D pour des applications fonctionnelles.
La FA, en tant que technologie de l'Industrie 4.0, ne peut atteindre sa maturité qu'en supprimant les silos dans ses opérations et ses chaînes d'approvisionnement.
Alors qu'une grande partie de l'accent dans la FA reste sur le matériel et les matériaux, l'accent est de plus en plus mis sur la création d'un écosystème interconnecté et automatisé.
Cette tendance est évidente sur plusieurs fronts, de l'automatisation de la conception à l'optimisation de la topologie en passant par l'automatisation de la post-production qui supprime une grande partie de la complexité et du travail manuel.
Du côté de la gestion de la production, un logiciel MES additif spécialisé est apparu pour automatiser les processus de gestion des commandes et de planification de la production
Lectures complémentaires : Résoudre les défis de la fabrication additive avec le MES
Une autre étape cruciale de l'automatisation vient des fabricants de matériel qui ouvrent leurs systèmes à l'intégration avec des logiciels tiers. L'amélioration de la connectivité entre les systèmes de FA et les solutions logicielles contribuera à terme à créer un écosystème intégré prenant en charge la fabrication additive interopérable et évolutive.
Certains secteurs de l'impression 3D en sont encore à leurs balbutiements, comme les tissus humains imprimés en 3D, tandis que d'autres approchent du stade de maturité, comme l'impression 3D avec des polymères.
Mais quels sont les autres segments qui gravissent le plateau de maturité et qu'est-ce qui motive leur croissance ?
Quelques faits en bref sur le secteur des services de FA :
Avec les récents chocs de la chaîne d'approvisionnement, les entreprises ont commencé à étudier les avantages que l'impression 3D peut offrir à leurs chaînes d'approvisionnement - et les fournisseurs de services sont devenus les premiers points de contact pour que beaucoup apprennent et comprennent la technologie.
Cependant, la concurrence dans l'industrie des services d'impression 3D a augmenté parallèlement à la croissance globale du secteur.
D'une part, les fabricants de matériel informatique et les entreprises de matériaux lancent des activités de services de FA ou les développent par acquisitions. D'un autre côté, un modèle commercial de fabrication en tant que service, qui relie les acheteurs et les fournisseurs via un site unique, est en plein essor.
Dans un tel paysage concurrentiel, les prestataires de services doivent constamment innover, en diversifiant leurs offres de services, en standardisant et en automatisant leurs processus et en s'attaquant à de nouveaux marchés.
L'introduction des technologies de fabrication additive polymère à grande vitesse a considérablement stimulé la croissance de l'impression 3D dans le domaine dentaire.
Selon les estimations de la société d'études de marché SmarTech, l'industrie dentaire et médicale AM a dépassé les 3 milliards de dollars.
La dentisterie numérique - l'introduction des technologies numériques dans la pratique dentaire - est devenue une tendance courante en dentisterie. Et l'impression 3D est l'une des technologies clés, avec la numérisation intra-orale, qui alimente cette tendance.
L'impression 3D a de nombreuses applications dans l'industrie dentaire, notamment les modèles de bridges, les guides chirurgicaux et les prothèses dentaires. Cependant, la fabrication de modèles d'aligneurs transparents est l'une des utilisations les plus courantes de l'impression 3D dentaire aujourd'hui.
Selon SmarTech Analysis, les gouttières transparentes sont « peut-être l'application la plus volumineuse pour les technologies d'impression 3D dans le monde aujourd'hui ».
L'impression 3D accélère le processus de création d'aligneurs transparents spécifiques au patient en permettant de produire des centaines de moules personnalisés directement à partir des numérisations numériques des patients en un seul lot.
Aucune autre technologie ne serait capable de créer une telle quantité de moules personnalisés d'une manière aussi rapide et rentable, autre que l'impression 3D.
L'impression 3D s'est avérée changer la donne pour le secteur dentaire, offrant une solution qui peut rendre la réparation des dents moins chère, plus rapide et largement disponible pour les clients.
Il n'est donc pas surprenant que plus de 70 % des laboratoires dentaires aux États-Unis devraient posséder une technologie d'impression 3D d'ici la fin de 2021, l'impression dentaire 3D devenant une industrie de 9,2 milliards de dollars au cours des cinq à sept prochaines années.
L'impression 3D métal englobe de nombreuses technologies, mais l'une des plus matures d'entre elles reste la fusion sur lit de poudre métallique (PBF).
Au cours de la dernière décennie, les fabricants d'imprimantes 3D PBF métal ont travaillé dur pour optimiser la technologie de production. À cette fin, nous avons vu des acteurs clés du marché lancer des solutions de production automatisée et intégrée.
La majorité de ces solutions partagent des caractéristiques similaires :elles sont modulaires, configurables et offrent un haut niveau d'automatisation dans le but de maximiser l'efficacité et de réduire la quantité de travail manuel nécessaire.
Grâce à ces développements, le laser PBF a trouvé sa place dans de nombreuses industries et applications. L'aérospatiale est une industrie particulièrement enthousiaste à l'idée d'adopter le PBF métallique.
Aujourd'hui, les pièces métalliques imprimées en 3D PBF alimentent des systèmes essentiels d'avions et d'engins spatiaux comme les moteurs. C'est là que les capacités clés de la technologie - la production de pièces complexes avec un assemblage simplifié et moins de déchets de matériaux - brillent vraiment.
A partir de maintenant, la technologie laser PBF est capable de livrer des pièces fonctionnelles à plusieurs reprises. Cependant, cela nécessite encore quelques réglages et tests avant que les fabricants ne puissent s'engager dans une production à grande échelle.
À l'avenir, la facilité d'utilisation et la fiabilité des systèmes PBF métalliques augmenteront, entraînées à bien des égards par les progrès des logiciels et du flux de travail global.
Un exemple soutenant cette tendance vient du fabricant d'imprimantes 3D métal basé en Californie, VELO3D.
Lors du développement de sa technologie PBF métallique, appelée Intelligent Fusion, la société a mis l'accent sur l'intégration logicielle et matérielle. Le résultat est un système étroitement intégré qui peut imprimer des pièces avec moins de supports, une meilleure finition de surface et, apparemment, un taux de réussite plus élevé. Ceci, à son tour, conduit à une plus grande fiabilité, une production plus rapide et moins de post-traitement.
Metal PBF reste le moteur de l'industrie de l'impression 3D métal. Les imprimantes 3D métal PBF ont la plus grande base installée parmi les autres technologies d'impression 3D métal. Et les fabricants d'imprimantes 3D PBF détiennent les plus grandes parts du marché de l'impression 3D métal par rapport aux entreprises produisant d'autres types d'imprimantes 3D métal.
En plus de cela, l'utilisation de métaux dans l'impression 3D a augmenté de 20 % depuis 2019, tandis que l'utilisation de polymères n'a augmenté que de 12 % – une autre statistique annonçant la confiance croissante dans la maturité de l'impression 3D métal.
Dans l'environnement complexe d'aujourd'hui, de plus en plus d'entreprises répondent aux contraintes de leur chaîne d'approvisionnement et de leurs opérations de fabrication en se tournant vers l'impression 3D.
Pour notre industrie, cela signifie plus de développements dans différents segments de l'impression 3D, pas seulement ceux que j'ai soulignés ci-dessus.
Les progrès accélérés de la fabrication additive permettront à terme de concrétiser une vision de la fabrication numérique distribuée. Il est en préparation depuis longtemps et maintenant il prend lentement forme, alors que tous les éléments de l'écosystème de la FA se réunissent progressivement.
À quoi ressemblera l'industrie manufacturière une fois que la technologie de FA aura atteint sa pleine maturité ? Je pense qu'il ne nous faudra pas trop de temps pour apprendre. Découvrez comment vous pouvez jeter les bases qui accéléreront le passage à la fabrication additive distribuée dans notre livre blanc gratuit. 
Une industrie de l'impression 3D en constante évolution
Plusieurs tendances et développements indiquent que l'industrie est en voie de maturité. Ci-dessous, nous analysons la hausse des activités de fusion et acquisition, les utilisations croissantes de l'impression 3D alimentées par les avancées technologiques et le désir d'une plus grande intégration et interopérabilité.La vague de consolidation
Les principales stratégies derrière l'augmentation des fusions et acquisitions dans l'impression 3D incluent :
Cela dit, l'industrie de l'impression 3D est encore à des années de la dernière étape de Balance &Alliance, alors que seuls quelques titans de l'industrie règnent, représentant jusqu'à 70 à 90 % du marché. Les utilisations de l'impression 3D au-delà du prototypage sont en augmentation
Impression 3D haute vitesse et choix de matériaux en expansion
Créer un écosystème de FA intégré
Le plateau de productivité :quels segments d'impression 3D l'ont atteint ?
Alors que l'industrie de l'impression 3D arrive à maturité, les progrès dans ses différents segments ne sont pas uniformes. Fournisseurs de services d'impression 3D
Alors que l'industrie de l'impression 3D a connu une baisse globale en 2020, l'activité de services a continué de croître. De nombreuses entreprises, sinon la plupart, se familiarisent avec l'impression 3D via des prestataires de services. 
Impression dentaire 3D
Fusion sur lit de poudre métallique
Impression 3D industrielle :entrée dans une décennie de croissance soutenue
L'industrie de l'impression 3D est entrée dans une nouvelle période de croissance et d'industrialisation.
impression en 3D
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