Tendances de l'impression 3D en 2018 :qu'est-ce qui a eu un impact cette année ?

Jusqu'à présent, 2018 a été une année positive pour l'impression 3D. Avec les avancées technologiques dans tous les domaines des logiciels, du matériel et des matériaux, l'industrie s'est fermement éloignée du battage médiatique du début des années 2010 pour offrir des percées importantes pour la production industrielle. Avec une industrie actuellement évaluée à plus de 7 milliards de dollars (selon le rapport Wohlers 2018), l'impression 3D industrielle a non seulement renforcé sa valeur dans le développement de produits et le prototypage rapide, mais s'implante également davantage dans la production de pièces finales.

En janvier dernier, nous avions fait quelques prédictions sur l'évolution de l'impression 3D en 2018. Mais où en sommes-nous aujourd'hui ? Nous allons jeter un œil aux tendances qui se sont développées au cours des derniers mois.

1. L'impression 3D métal continue de croître

Cette année, l'examen technologique annuel du MIT a inclus l'impression 3D métallique parmi les dix principales technologies révolutionnaires de 2018. l'impression prend tout son sens à la fois comme méthode de prototypage et de production. Et il semble que le taux d'adoption ait continué sur sa trajectoire de croissance, les ventes de systèmes de FA en métal ayant connu une croissance de 80 % l'année dernière, selon le rapport Wohlers 2018.

L'accessibilité, la vitesse et la qualité des pièces restent les principaux défis auxquels est confrontée la production additive métallique. Cependant, 2018 a vu l'introduction d'une nouvelle classe de systèmes et de processus d'impression 3D métalliques industriels bas de gamme. Ces nouvelles solutions, comme la technologie ADAM de Markforged ou la technologie d'impression Joule de Digital Alloys, promettent de rendre la fabrication additive métallique plus abordable, en mettant davantage l'accent sur la qualité et la vitesse. Rendre l'impression 3D métal moins chère et plus conviviale signifiera seulement qu'un plus grand nombre d'entreprises pourront bénéficier de la technologie à long terme.

La technologie de jet de liant métallique est un autre domaine d'intérêt, avec des machines en cours de développement pour tenir la promesse d'une vitesse élevée, d'un faible coût et d'une évolutivité pour la production. Par exemple, HP a récemment annoncé son intention de se lancer dans l'impression 3D métal avec le lancement de son HP Metal Jet. Fait intéressant, le système, qui prétend être 50 fois plus rapide que les autres méthodes d'impression 3D au laser, a été lancé dès le départ en mettant l'accent sur la production.

GE Additive, qui a développé sa propre machine de jet de liant l'année dernière, estime que les solutions de jet de liant sont capables de perturber les technologies existantes telles que la coulée dans l'aérospatiale, l'automobile, l'énergie et la santé.

« Les entreprises achètent une plus grande quantité de systèmes de FA en métal pour répondre à leurs besoins de production. Au cours des dernières années, un certain nombre d'entreprises ont acheté un ou deux systèmes pour tester et qualifier le procédé et les matériaux. Désormais, les entreprises ajoutent des systèmes de production, ce qui nécessite beaucoup plus de capacité. »

Terry Wohlers

2. Plus grand choix de matériaux

Des métaux aux plastiques et aux céramiques, l'innovation des matériaux est l'un des domaines les plus dynamiques de la fabrication additive. Les entreprises, qu'il s'agisse de startups ou d'entreprises chimiques mondiales, entrent désormais dans l'espace FA avec de nouvelles offres de matériaux pour répondre aux besoins d'applications spécifiques. Rien que ce mois-ci, l'entreprise chimique française Arkema a lancé une plateforme commerciale pour élargir sa gamme de matériaux d'impression 3D.

La gamme de matériaux SLS disponibles, par exemple, s'est considérablement élargie cette année pour inclure de nouveaux types de nylon ainsi que des poudres à base de PEBA et PEKK. Un autre ajout intéressant à la palette de matériaux d'impression 3D sont les thermoplastiques hautes performances qui sont de plus en plus demandés pour les applications d'ingénierie.

Alors que les plastiques représentent toujours la plus grande part du marché des matériaux, l'utilisation de matériaux métalliques a augmenté, parallèlement à l'adoption croissante des technologies de fabrication additive métallique. Le dernier rapport sur l'état de l'industrie de Sculpteo a révélé que l'utilisation de métaux est passée de 28 % en 2017 à 36 % cette année, ce qui indique encore une fois une plus grande adoption de l'impression 3D en métal pour la production.

À mesure que la demande d'impression 3D augmente, il en va de même pour le besoin de matériaux adaptés et performants. Cependant, le coût des matériaux continue d'être un défi pour le secteur des matériaux - un défi qui ne peut être surmonté qu'avec des partenariats plus stratégiques pour stimuler la croissance et réduire les coûts.

3. Nouvel accent sur l'automatisation

On peut soutenir que 2018 peut être considérée comme l'année où la valeur de l'automatisation pour la production FA a finalement été reconnue. L'automatisation jouera un rôle clé en poussant la fabrication additive vers la production de pièces finales, en aidant à rationaliser les processus de production, à réduire les opérations manuelles et à atteindre un haut niveau d'efficacité.

En 2018, le logiciel est devenu une composante intrinsèque de ce processus. Pour que la fabrication additive soit intégrée aux workflows de fabrication, il faut un niveau élevé de connectivité entre les machines et la capacité de coordonner ces processus. Les logiciels d'automatisation des flux de travail, comme AMFG, permettent aux entreprises d'y parvenir en automatisant et en coordonnant chaque étape du processus de production additive, des commandes d'impression à la préparation des fichiers et au contrôle du post-traitement.

En outre, de nouvelles solutions sont en cours de développement pour rationaliser davantage le processus de production, des systèmes robotiques intelligents à une variété d'alternatives de post-traitement automatisé. Par exemple, Lockheed Martin a récemment développé une robotique d'impression 3D basée sur l'IA en collaboration avec l'US Navy pour optimiser la production de pièces complexes dans des endroits éloignés. Les robots multi-axes utiliseront des faisceaux laser de haute puissance pour déposer des métaux tandis que des algorithmes d'apprentissage automatique leur permettront de surveiller, de contrôler et d'ajuster automatiquement les paramètres du processus d'impression, obtenant ainsi une production plus rationalisée pour les pièces métalliques complexes.

Des solutions de post-traitement automatisées font également leur apparition pour rationaliser certains des aspects les plus chronophages de l'impression 3D, comme l'élimination du support et la finition de surface. PostProcess Technologies propose de telles solutions pour les pièces plastiques et métalliques, avec son nouveau système DECI Duo effectuant l'enlèvement des supports et la finition de surface dans la même unité.

« À l'heure actuelle, de nombreux processus utilisent intensivement le travail humain au sein de la FA. L'automatisation peut aider de nombreuses manières - cela peut être aussi simple que de décider où les pièces vont aller sur la plate-forme de construction à l'aide d'un logiciel d'automatisation ou de calculer automatiquement le temps de construction. Nous pourrions même automatiser la simulation de la finition de surface qui sera créée en fonction de l'orientation que vous utilisez. »

Professeur Ian Campbell (Université de Loughborough) 

4. Avancées des logiciels de simulation et de conception

Avec le matériel et les matériaux, le logiciel est le troisième élément crucial d'un processus de fabrication additive réussi. De la conception au suivi des processus et au post-traitement, les logiciels d'impression 3D permettent une efficacité, une fiabilité et une qualité accrues. Grâce à l'innovation permanente dans ce domaine, la gamme de logiciels s'est considérablement élargie cette année.

Les logiciels de simulation, par exemple, jouent un rôle de plus en plus important dans l'impression 3D, en particulier l'impression 3D métal. L'adoption de la technologie d'impression 3D métal peut être une courbe d'apprentissage abrupte pour de nombreuses entreprises, et la simulation du processus peut aider à minimiser les taux d'échec et à optimiser la production, tout en donnant aux ingénieurs une meilleure compréhension et un meilleur contrôle du processus.

La conception générative est un autre domaine qui a connu un développement impressionnant au cours de la dernière année, avec des outils de conception générative aidant à résoudre des problèmes d'ingénierie de conception complexes. En particulier, les nouveaux logiciels de conception générative incluent de plus en plus des algorithmes basés sur l'IA pour produire un large éventail d'alternatives de conception en définissant des paramètres clés tels que le poids et la résistance d'une pièce, les options de matériaux, etc. L'outil de conception générative Live Parts de Desktop Metal en est un exemple. , et les fabricants de tous les secteurs expérimentent une combinaison de conception générative et de fabrication additive pour créer de nouvelles solutions de fabrication innovantes.

5. Accent renouvelé sur la sécurité AM 

La propriété intellectuelle et la protection des données continuent d'être un énorme sujet de discussion au sein de la communauté de l'impression 3D. L'essor récent des solutions pour assurer la sécurité des conceptions 3D et des produits imprimés en 3D n'est donc pas surprenant.

De la technologie Blockchain aux plates-formes de protection IP et aux méthodes de cryptage QR, 2018 a vu une augmentation des solutions de sécurité pour la fabrication additive. La société danoise Create it REAL, par exemple, a développé une plate-forme de cryptage d'impression 3D pour les imprimantes 3D FDM, dans le but de résoudre les problèmes liés au droit d'auteur. Grâce à une puce de traitement, la plate-forme permet aux utilisateurs d'imprimer des fichiers en 3D sans avoir accès au fichier 3D d'origine, empêchant ainsi les utilisateurs non autorisés de modifier le fichier d'origine.

6. Collaboration et investissement accrus

Enfin, une autre tendance positive que nous voyons gagner du terrain est la collaboration continue entre les fabricants, les utilisateurs finaux et les instituts de recherche pour faire progresser les domaines du matériel, des logiciels et des matériaux. En combinant leurs efforts, les entreprises peuvent accélérer l'adoption de l'impression 3D en développant un système optimisé et plus facile à intégrer.

Développer l'expertise AM de cette manière peut également aider à combler le déficit de compétences AM existant. Grâce à la collaboration dans l'industrie et le milieu universitaire, de nouveaux cours de formation et programmes universitaires peuvent être élaborés pour combler cette lacune.

D'un autre côté, certaines des plus grandes entreprises du secteur, comme Siemens, BMW, Johnson &Johnson et Henkel pour n'en nommer que quelques-unes, ont annoncé cette année d'importants investissements dans des installations de recherche et de fabrication en FA. En avril, BMW a révélé son investissement de 10 millions d'euros dans un nouveau campus de fabrication additive qui se concentrera sur la construction de prototypes, la production en série et les composants personnalisés.

Les tendances façonnent l'avenir de l'impression 3D industrielle

A quelques mois seulement de la fin, 2018 semble avoir été une autre bonne année pour la communauté de la fabrication additive. De nettes améliorations ont été apportées et continuent d'être apportées au matériel, aux logiciels et aux matériaux, de plus en plus d'entreprises adoptant de plus en plus la technologie FA pour la production d'outillage, de pièces de rechange et de pièces finales.

Metal AM est, sans surprise, une partie importante de cette tendance; et les progrès des logiciels aident à obtenir des processus plus fiables et plus cohérents. En outre, les efforts de collaboration entre les industries continuent de soutenir une grande partie des progrès de l'impression 3D pour aider à combler le déficit de compétences en FA et favoriser l'innovation.

Pour l'avenir, nous pouvons nous attendre à encore plus d'opportunités et de percées au cours de l'année à venir , en particulier dans le domaine de la production et de l'automatisation, ce qui permettra à la communauté manufacturière mondiale de profiter des véritables avantages de l'Industrie 4.0.