5 tendances clés qui pilotent le marché des matériaux d'impression 3D en 2019

Quelles sont les forces qui façonnent le marché des matériaux d'impression 3D à mesure que l'industrie mûrit ?
Les matériaux restent l'un des trois piliers qui sous-tendent l'impression 3D — aux côtés du matériel et du logiciel. Le rapport Wohlers 2019 a noté que le segment matériaux a enregistré une croissance sans précédent en 2018, pilotée par l'utilisation croissante de la fabrication additive pour la production en série. 2019 est prêt à capitaliser sur cet élan, grâce à plusieurs tendances convergentes que nous examinons ci-dessous.

1. L'impression 3D composite décolle

Le segment composite présente une opportunité à haute valeur pour la fabrication additive. Un rapport SmarTech Analysis projette le marché mondial de l'impression 3D composite à croître à un TCAC de 22,3 % sur les cinq prochaines années — signifiant une part substantielle du paysage global de la fabrication composite. En impression 3D, les composites combinent généralement un noyau polymère (ex. nylon) avec un agent de renforcement tel que fibre hachée ou continue. Le résultat est un matériau qui offre une résistance et une rigidité supérieures, rivalisant souvent avec des métaux comme l'aluminium.

Ces propriétés améliorées rendent les composites attractifs pour l'outillage et les composants d'utilisation finale dans l'aérospatial, l'automobile, l'énergie et le pétrole & gaz. Par exemple, Shawcor, une entreprise canadienne de services énergétiques, a économisé environ 1,2 million $US en employant une imprimante composite Markforged pour produire une machine de chargement sur mesure. Environ 50 % des 53 pièces imprimées étaient renforcées avec du Kevlar, du verre HSHT ou de la fibre de carbone, remplaçant des éléments traditionnels en aluminium et tôle.

Le cadre de vélo composite monobloc d'Arevo démontre une autre percée. En utilisant l'impression 3D composite robotisée, Arevo peut produire un cadre complet en jours plutôt qu'en mois de fabrication traditionnelle. Ces exemples illustrent le potentiel inexploité des composites et la trajectoire de croissance du secteur.

Développement des matériaux

Le lancement récent par Markforged d'Onyx FR — le premier composite ignifuge — met en lumière l'innovation continue. Le matériau à base de nylon est renforcé de brins continus de fibre de carbone et est auto-extinguible, répondant aux normes strictes de sécurité incendie pour les applications automobile, aérospatiale et défense. Techmer PM a ouvert une ligne de production à haute capacité pour les polymères renforcés fibre de carbone, pilotée par la demande des fabricants d'imprimantes 3D grand format. La nouvelle usine d'Arkema pour le Kepstan PEKK reflète un engagement similaire pour répondre à la demande croissante en composites fibre de carbone et impression 3D.

2. La production de matériaux augmente

L'industrie étend son empreinte de fabrication. En février, Amastan Technologies a acquis AL Solutions, un producteur de titane raffiné, le rebaptisant Amastan Additive. L'utilisation combinée de la technologie de recyclage d'AL Solutions et du plasma UniMelt® d'Avastan positionnera l'entreprise comme un acteur clé dans l'approvisionnement en poudre de titane pour la FA.

Jabil a également lancé une unité dédiée — Jabil Engineered Materials — pour développer, valider et commercialiser des matériaux FA conçus. L'unité propose actuellement PETg, PETg ESD, TPU 90 A et TPU 90 A ESD, avec des matériaux supplémentaires prévus pour les mois à venir. En offrant ces matériaux en interne et au marché plus large, Jabil vise à élargir les choix de matériaux et accélérer l'adoption.

À mesure que plus d'entreprises augmentent leurs capacités de production, le marché est prêt pour un coup de pouce substantiel, soutenant davantage la croissance de l'impression 3D à travers les secteurs.

3. Les matériaux ouverts sont un concept en expansion

L'innovation matériel traîne souvent derrière le développement des machines, en grande partie en raison de chaînes d'approvisionnement propriétaires. De nombreux fabricants d'imprimantes restreignent leurs appareils à des matériaux internes, faisant grimper les prix et étouffant l'innovation.

Le modèle matériaux ouverts encourage la collaboration entre producteurs de matériaux et fabricants d'imprimantes, offrant deux avantages principaux : une sélection plus large pour les utilisateurs et des cycles de développement plus rapides. Le programme Material Alliance d'Ultimaker illustre cette approche, fournissant une base de données de paramètres d'impression pour filaments tiers. Depuis son lancement en avril 2018, le programme inclut plus de 80 entreprises, telles que BASF, DSM, Arkema et Jabil. L'entrée récente d'Arkema de son filament FluorX à base de PVDF étend les options haute performance et thermiquement résistantes.

D'autres acteurs — HP, Origin, Prodways, et même Stratasys — adoptent des stratégies matériaux ouverts similaires. Stratasys reconnaît le besoin de partenariats externes pour développer des matériaux haute performance, signalant un virage vers une plus grande collaboration.

4. Les coûts des matériaux baissent (lentement)

Les coûts élevés des matériaux ont longtemps été une barrière à l'adoption plus large de l'impression 3D. Une étude indique que les matières premières pour l'impression 3D peuvent coûter jusqu'à dix fois plus que les équivalents de fabrication traditionnelle, selon le processus et le matériau.

Les prix des résines pour l'impression SLA varient généralement de 50 $US par litre pour les résines standard à 500 $US par litre pour les grades professionnels, bien que certains fabricants offrent des prix aussi bas que 10-20 $US par litre. Le volume relativement faible des expéditions de matériaux et la dominance des chaînes d'approvisionnement propriétaires ont maintenu les prix élevés.

Cependant, l'augmentation des volumes de production en série et l'essor des écosystèmes matériaux ouverts promettent des réductions de prix. Carbon, par exemple, a baissé ses prix de résine de 300 $US à 50 $US par litre entre 2016 et 2018, citant les applications à haut volume comme catalyseur. Si d'autres fabricants emboîtent le pas, nous pouvons nous attendre à un déclin progressif, piloté par le marché, des coûts des matériaux.

5. Les grandes entreprises chimiques s'impliquent davantage

Les grandes entreprises chimiques ont reconnu le potentiel industriel de la fabrication additive. Partenariats, nouvelles installations et lancements de matériaux accélèrent leur entrée. Stratasys et Solvay ont annoncé une feuille de route conjointe en mai, se concentrant sur des matériaux haute performance tels que PEEK et PPSU pour les imprimantes Stratasys. Victrex investit des millions d'euros dans Bond 3D pour accélérer l'entrée sur le marché de pièces PAEK et PEEK. La collaboration de BASF avec Impossible Objects livre du Polyamide 6 combiné à la technologie composite, ciblant applications automobile et industrielles.

Ces alliances soulignent une tendance croissante : les géants de la chimie investissent massivement dans la FA, validant la viabilité commerciale à long terme de la technologie.

Vers un avenir florissant

Le marché des matériaux reste critique pour l'évolution continue de la fabrication additive. La tendance la plus impactante est la montée en flèche du développement de matériaux — pilotée par la demande du marché pour des pièces de qualité production. Les entreprises chimiques renforcent leurs positions par la R&D, l'investissement et les partenariats stratégiques, tandis que les fabricants d'imprimantes embrassent la collaboration pour élargir les écosystèmes matériaux.

À mesure que le portefeuille matériaux s'élargit et que les coûts diminuent, l'applicabilité de l'impression 3D s'élargira, accélérant son adoption à travers diverses industries.