Comment la fabrication additive révolutionne 8 industries clés

La fabrication additive (FA), ou impression 3D, a évolué rapidement ces dernières années. À mesure que de nouvelles industries ont commencé à adopter la technologie, elles découvrent les nombreuses façons dont leur entreprise en est impactée. Les technologies de fabrication additive continuent d'évoluer à un rythme rapide, menant au développement de nouvelles applications additifs. Ces nouveaux procédés, couplés à une gamme croissante de matériaux de qualité production, tels que le titane, l'acier et une gamme de plastiques, permettent une large gamme de capacités.

Avec toutes ces applications de fabrication additive, de nombreuses industries sont capables de réduire les coûts de développement et de fabrication tout en augmentant la production, la vitesse, l'innovation et le délai de mise sur le marché. Il est également possible de produire de nouvelles structures et formes — tout en diminuant les déchets. Lisez la suite pour en savoir plus sur ces huit industries récoltant les bénéfices de la fabrication additive et l'avenir de cette technologie.

Liens rapides :

• Qu'est-ce que la fabrication additive ?
• Quelle est la taille du marché de la fabrication additive en 2021 ?
• Principales industries bénéficiant de la fabrication additive
• Intéressé à en savoir plus sur les avantages de la fabrication additive ?

Qu'est-ce que la fabrication additive ?

La fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, est le processus de création d'un objet tridimensionnel à partir d'un modèle numérique 3D ou CAO. Comme l'implique le nom, la fabrication additive fonctionne en ajoutant des matériaux pour créer un objet en le construisant couche par couche. Ces matériaux peuvent inclure des poudres métalliques, du plastique ou de la céramique. La fabrication additive peut augmenter, et dans certains cas, remplacer totalement les méthodes traditionnelles de création d'objets par usinage, découpe, tournage, façonnage, fraisage et autres procédés « soustractifs ».

Pendant le processus de fabrication additive, l'objet est conçu à l'aide d'un logiciel CAO (Conception Assistée par Ordinateur) ou en numérisant l'objet qui sera imprimé. Le logiciel peut traduire la numérisation en un cadre précis pour que la machine d'impression 3D le suive couche par couche.

Quelle est la taille du marché de la fabrication additive en 2021 ?

Alors que les avancées en fabrication additive continuent de rendre ce processus plus accessible que jamais, un nombre croissant d'industries mettent en œuvre l'impression 3D dans leurs opérations. Actuellement, les technologies de fabrication additive s'annoncent comme une force hautement perturbatrice dans l'ensemble de l'industrie manufacturière mondiale. La taille du marché mondial de la fabrication additive est projetée à 30,6 milliards de dollars en 2028. D'autres rapports estiment une croissance du marché à un taux élevé de 14,4 % par an. On s'attend à ce que la fabrication capte près de 33 % de la part de marché totale d'ici 2027.

La force motrice derrière cette croissance rapide est la capacité des technologies de fabrication additive pour les entreprises de passer d'applications de prototypage à une production de masse efficace de pièces, composants et accessoires. Avec les avancées des technologies FA couplées à l'adoption croissante de l'additif dans divers secteurs, il est probable que le marché continuera de s'étendre.

Principales industries bénéficiant de la fabrication additive

Alors que de nouvelles applications de fabrication additive continuent d'être rendues disponibles, plus d'industries ont adopté les technologies FA. Voici certaines des principales industries développant et produisant actuellement des applications de fabrication additive qui étaient inaccessibles il y a seulement quelques années.

Aérospatiale

Toujours à la pointe, l'industrie aérospatiale a été un adopteur précoce de la fabrication additive. Les entreprises aérospatiales doivent répondre à certaines des normes les plus strictes de l'industrie manufacturière, et les pièces et composants doivent être faits des matériaux les plus performants. En utilisant la FA, les ingénieurs peuvent concevoir des pièces complexes à haute résistance tout en réduisant le poids des composants aérospatiaux en imprimant des géométries plus efficaces et en éliminant des quantités significatives de matériau inutile. Cela permet une consommation de carburant réduite, des émissions de CO2 réduites et des coûts réduits (et de meilleurs tarifs aériens).

Automobile

Tout comme l'aérospatiale, l'industrie automobile cherche toujours à innover avec de nouveaux designs ; leurs produits sont également soumis à des vitesses élevées et des conditions difficiles. La FA leur permet de développer des pièces complexes de haute qualité qui peuvent résister à ces conditions, offrant une sécurité améliorée. Le prototypage rapide améliore également la qualité des véhicules, permettant aux constructeurs automobiles de tester des choses comme la résistance à l'eau et aux hautes températures. De plus, l'impression 3D permet la consolidation de pièces, réduisant les stocks, et permettant la réparation ou la maintenance avec une seule pièce. Et, comme dans l'aérospatiale, les technologies FA permettent l'impression de structures en treillis pour que les pièces de voiture soient aussi légères et aérodynamiques que possible.

Un exemple réel de l'impression 3D dans l'industrie automobile est la façon dont Porsche fournit désormais des pièces de voitures classiques rares via une imprimante 3D. Là où les collectionneurs auraient du mal à trouver des pièces obsolètes pour leurs voitures, l'impression 3D permet d'imprimer des pièces de rechange pour des véhicules rares.

Produits de consommation

Pour les équipes marketing faisant passer un produit du concept à la réalisation, souvent la plus grande partie du temps est consacrée à la conception. Pour s'assurer que le produit est parfait, beaucoup de temps est consacré à la création de prototypes pour prouver les concepts aux parties prenantes et finalement livrer un produit qui plaît aux consommateurs.

En adoptant la FA, les équipes marketing peuvent développer des itérations de leur produit beaucoup plus rapidement, puis pivoter rapidement pour ajuster la conception selon les besoins. Alors que la fabrication additive continue de progresser avec le volume de construction et la vitesse, davantage de produits de consommation pourront être produits via les technologies FA pour des demandes de production de masse rapides et efficaces.

Énergie

Les pannes électriques, surtensions et pointes sont estimées à coûter plus de 150 milliards de dollars en dommages annuels à l'économie américaine en raison de la main-d'œuvre inactive et de la perte de productivité et de données. En utilisant la fabrication additive, le secteur de l'énergie peut créer des composants légers, efficaces et respectueux de l'environnement qui peuvent également résister à des conditions extrêmes. De plus, la technologie FA peut permettre le développement de matériaux métalliques résistants à la corrosion pour des pièces personnalisées qui pourraient devoir subir des environnements sous-marins ou autres environnements difficiles.

Outre la possibilité de développer des produits supérieurs, l'adoption de la fabrication additive pour l'industrie énergétique implique l'utilisation de matériaux plus récents et plus légers. Et, avec les technologies FA réduisant les coûts de production de 40 % et le temps de mise sur le marché d'un tiers, l'industrie de l'énergie devrait investir significativement vers la fabrication additive à l'avenir.

Infrastructure

Imaginez marcher sur un pont fait entièrement d'impression 3D. Bientôt, cela pourrait devenir réalité. En fait, c'est déjà le cas aux Pays-Bas où le premier pont piétonnier imprimé en 3D au monde a été dévoilé en 2018. La structure a été créée par la robotique additive superposant de l'acier fondu et mesure près de 12 mètres de long.

La fabrication additive sur le marché de la construction est en expansion, ouvrant une nouvelle ère pour l'industrie. Selon une étude de Transparency Market Research, l'impression 3D dans le secteur de l'infrastructure devrait se développer à un TCAC de 33 % d'ici 2027. Puisque les matériaux imprimés peuvent être appliqués précisément couche par couche lors de la construction d'infrastructures ou de bâtiments, la FA réduit le gaspillage de matériaux et permet à la construction d'être aussi rentable que possible.

De plus, la technologie d'impression 3D permet des structures de conception complexes puisque les matériaux sont imprimés précisément — réduisant la probabilité d'accidents d'infrastructure dus à des erreurs de construction et à une mauvaise conception. Bien que l'impression 3D ne soit pas encore employée dans la construction de ponts quotidiens, il y a beaucoup de potentiel futur à mesure que l'industrie s'étend. Et, avec un rapport récent constatant que plus d'un tiers de tous les ponts américains ont besoin de réparations majeures ou devraient être remplacés, il peut y avoir une expansion rapide de l'industrie dans un avenir proche.

Médical et pharmaceutique

La fabrication additive a révolutionné l'industrie médicale, transformant ce qui était autrefois de la science-fiction en une nouvelle réalité. La technologie livre des percées aux médecins, patients et institutions de recherche. Des prothèses durables et des modèles anatomiques fidèles à la réalité aux composants de qualité chirurgicale, l'incroyable pléthore d'objets qui ont déjà été imprimés avec succès dans le domaine médical donne un aperçu du potentiel que cette technologie détient pour les soins de santé dans un avenir proche.

Par exemple, la fabrication additive permet la construction d'appareils dentaires imprimés en 3D et de dispositifs sur mesure, tels que des prothèses dentaires, des couronnes, et même Invisalign™, à partir d'une variété de substrats et d'impressions personnalisées pour chaque individu. Actuellement, le marché de l'impression 3D pour la dentisterie numérique est évalué à 2,5 milliards de dollars — et devrait continuer de croître. De plus, la fabrication additive permet des dispositifs tels que des appareils auditifs qui peuvent être produits en masse pour un meilleur ajustement assurant le plus haut niveau de confort pour l'utilisateur.

L'un des derniers projets en cours est l'utilisation de la technologie additive par des chercheurs pour imprimer des cellules souches embryonnaires humaines. Ce faisant, ces cellules souches peuvent ensuite être utilisées pour créer des tissus pour tester des médicaments ou faire pousser des organes de remplacement, pour imprimer de la peau qui pourrait remplacer de la peau brûlée ou endommagée, et pour imprimer des cellules cancéreuses pour les étudier et tester de nouveaux médicaments sur elles. Le chirurgien Anthony Atala, directeur de l'Institut Wake Forest pour la médecine régénérative, travaille même sur l'impression d'organes, croyant qu'imprimer un organe pourrait bientôt remplacer la transplantation d'un organe.

Produits comestibles

La fabrication additive détient le potentiel de bouleverser l'industrie alimentaire. Bien que la fabrication additive soit moins un changeur de jeu actuellement dans l'industrie alimentaire, l'impression 3D comestible détient une richesse d'opportunités. À ce jour, les chocolats et même les pizzas sont capables d'être imprimés en 3D.

Le jet de liant est l'une des méthodes les plus courantes de production alimentaire imprimée en 3D. En remplaçant les poudres métalliques et les polymères par des sucres cristallisés pour concevoir et créer des sculptures de sucre compliquées et précises, surtout pour les restaurants, boulangeries et hôtels. L'impression additive comestible présente des opportunités de marque pour les producteurs de bonbons et sucreries puisque l'impression 3D permet des logos et photos tracés avec précision.

Il y a aussi les possibilités que la fabrication additive dans les aliments comestibles puisse mener à la création de formulations alimentaires uniques pour des besoins diététiques, une distribution simplifiée dans des zones difficiles d'accès, et des compléments médicaux/nutritionnels personnalisés.

Sports

Le monde de la fabrication d'articles de sport et de jeux est impacté par l'impression 3D dans la création de mode, d'équipements et d'accessoires. L'industrie des articles de sport génère environ 45 milliards de dollars annuellement aux États-Unis seulement, et la fabrication additive offre de nombreux avantages. Puisque l'impression 3D permet la personnalisation, les fabricants d'articles de sport développent maintenant des équipements personnalisés pour les athlètes, adaptés sur mesure à leurs mesures exactes. L'équipement sportif peut également maintenant être fabriqué pour être plus léger mais tout aussi solide, sinon plus.

La fabrication additive offre également des opportunités pour de meilleurs équipements de sécurité grâce à des matériaux plus résistants et des designs géométriques complexes. Les fabricants de casques de football cherchent toujours des moyens d'améliorer les designs de casques pour prévenir les traumatismes crâniens. Avec la capacité de l'impression 3D à créer des structures en treillis, le produit final n'est pas seulement léger, mais permet une distribution de pression plus sûre pour les casques physiques. Avec la capacité de personnaliser chaque casque pour la forme exacte de la tête de l'athlète, l'impression 3D peut produire un casque supérieur.

Les entreprises d'articles de sport, d'Adidas à Nike, utilisent la fabrication additive pour créer des chaussures sur mesure qui permettent une meilleure adhérence et ajustement, et de meilleures semelles intérieures et extérieures. Bien qu'une chaussure entièrement imprimée en 3D ne soit pas actuellement sur le marché, l'impression 3D est impliquée dans la fabrication de nombreuses chaussures de sport aujourd'hui et continuera probablement de croître dans cette industrie.

Intéressé à en savoir plus sur les avantages de la fabrication additive ?

La fabrication additive est un changeur de jeu pour les fabricants de toutes tailles. Elle peut leur permettre de créer des produits plus rapidement et moins cher — mais avec moins de déchets de production et une meilleure précision. Quand on regarde la grande image, la FA change aussi la vie des Américains ordinaires, des percées médicales aux transports et routes plus sûrs.

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