Fabrication additive : une solution aux défis modernes de la chaîne d'approvisionnement

Au cours des dernières années, les entreprises du monde entier ont connu des problèmes de chaîne d'approvisionnement, montrant que la pandémie mondiale a eu des conséquences pour les entreprises grandes et petites. En plus de la hausse de la demande des consommateurs, il y a eu une pénurie de conteneurs d'expédition et de dockers, une baisse de la capacité de fret aérien et un manque de chauffeurs routiers, entraînant une congestion portuaire. Les navires sont restés à l'ancre au large pendant des jours, voire des semaines — et le problème se poursuit. À la fin 2021 et au début 2022, les porte-conteneurs ont passé en moyenne sept jours dans les ports américains.

Ces perturbations de la chaîne d'approvisionnement ont également causé des retards de fabrication. Toutes les industries ont connu des délais d'approvisionnement records pour les matières premières en octobre 2021, et la situation ne s'est pas beaucoup améliorée. Par exemple, les fabricants de puces doivent attendre 18 mois pour des équipements critiques tels que des modules électroniques, des lentilles, des vannes et des pompes.

La fabrication additive peut offrir un soulagement bien nécessaire aux problèmes de chaîne d'approvisionnement. Elle peut fournir plusieurs avantages en matière de production à faible volume, de contrôle qualité et de coût des matériaux, ce qui en fait une alternative viable à la chaîne d'approvisionnement traditionnelle et un actif plus prévisible en période de turbulence.

Pourquoi la fabrication additive ?

La fabrication additive, communément appelée impression 3D, consiste à fabriquer ou imprimer une pièce directement couche par couche, par opposition aux méthodes soustractives comme l'usinage. C'est un processus précis et hautement numérisé qui nécessite beaucoup moins d'outillage et de préparation, éliminant le besoin de moules, de formes et d'outils de coupe spécialisés.

Comparée aux méthodes de fabrication traditionnelles, la technologie de fabrication additive offre plusieurs avantages, notamment :

Délais plus courts

La fabrication additive permet un prototypage et une production à faible volume plus rapides, aidant les entreprises à accélérer les processus d'itération de conception et de validation de produit pour mettre leurs produits sur le marché plus vite. Par exemple, en réponse au COVID-19, nous avons développé un écran facial qui a d'abord été produit par fabrication additive, mais — en réponse à une demande accrue — a ensuite été transféré vers le moulage par injection pour augmenter la production.

De plus, comme il n'y a pas besoin d'outillage, vous pouvez imprimer des pièces finales en quelques heures ou jours au lieu de passer des semaines ou des mois pour la préparation associée à la conception et la fabrication d'outillage, comme un moule, comme vous le feriez pour le moulage par injection. Essentiellement, vous pouvez démarrer la série de production dès que la conception finale est terminée et qu'une imprimante est disponible.

Flexibilité et agilité accrues

Les imprimantes 3D permettent aux entreprises d'imprimer des pièces à la demande, offrant une flexibilité et une agilité incroyables. Non seulement les entreprises peuvent créer rapidement et à moindre coût des produits personnalisés avec la technologie d'impression 3D, mais elles peuvent également produire facilement plus ou moins d'un produit au fur et à mesure que la demande évolue.

Alors que l'augmentation de la production par moulage par injection implique que les modifications de conception après la mise sur le marché peuvent signifier attendre des semaines ou des mois pour la création d'un autre outil. Avec l'élimination de l'outillage, l'impression 3D permet aux entreprises de changer rapidement de cap. Par exemple, lors des premiers stades de la pandémie, HP a imprimé plus de 2,3 millions de composants médicaux, y compris des écouvillons nasaux, des équipements de protection individuelle et des pièces de ventilateurs alors que la demande croissait dynamiquement. S'ils avaient utilisé le moulage par injection, ils auraient dû concevoir et fabriquer un moule, ce qui aurait pu prendre des mois.

Production décentralisée

L'utilisation de la technologie d'impression 3D permettra également aux entreprises de décentraliser la production. Au lieu de produire des biens dans un seul endroit et de les expédier dans le monde entier, les entreprises peuvent fabriquer des biens près de leur point d'utilisation ou à celui-ci. La production distribuée peut raccourcir considérablement la chaîne d'approvisionnement, éliminant de nombreux goulets d'étranglement potentiels et accélérant le temps de mise sur le marché d'un produit, il n'est donc pas surprenant que 52 % des entreprises envisageaient une production localisée en 2021.

En fabriquant les produits plus près de leur destination finale, les entreprises peuvent contourner de nombreux problèmes traditionnels associés aux produits importés, des retards causés par les ports engorgés aux confinements COVID-19 en passant par la hausse rapide des prix et des tarifs due aux guerres commerciales. Le passage vers la technologie additive et un système de production décentralisé peut également aider les entreprises à mettre les produits entre les mains des consommateurs plus rapidement, éviter le coût de l'expédition longue distance et réduire les émissions de gaz à effet de serre liées au transport.

Coûts d'entreposage réduits

Les imprimantes 3D permettent aux entreprises de fabriquer des biens à la demande, ce qui signifie que vous pouvez produire le nombre exact de pièces dont vous avez besoin et les expédier directement à vos clients, adaptant ainsi plus parfaitement l'offre et la demande. Au lieu d'acheter ou de louer un entrepôt, vous pouvez compter sur des inventaires numériques et produire des pièces chaque fois qu'un client passe une commande.

Puisque le taux de vacance des entrepôts n'est que de 3,6 % et que la demande ne fera probablement qu'augmenter à mesure que davantage d'entreprises rapatrient la fabrication et diversifient leurs chaînes d'approvisionnement, l'impression à la demande et le passage à un entrepôt numérique plutôt que le stockage d'inventaire physique peuvent permettre d'économiser une quantité significative de capital.

L'intégration de la fabrication additive dans les cycles de production peut-elle éviter les futures perturbations ?

Alors que la plupart des entreprises pensent qu'il est temps d'agir pour éviter de futures perturbations de la chaîne d'approvisionnement, il peut être difficile d'identifier les mesures à prendre. Pour celles qui ont changé de tactique, beaucoup s'appuient sur des mesures à court terme. En fait, moins de la moitié des 3 000 dirigeants interrogés par AlixPartners ont pris des mesures pour atténuer les perturbations de la chaîne d'approvisionnement à long terme.

Intégrer la fabrication additive dans le cycle de production peut aider les entreprises à atténuer ou éviter de futures perturbations de la chaîne d'approvisionnement. Après tout, la fabrication additive soutient la fabrication décentralisée et permet une chaîne d'approvisionnement plus simple et une flexibilité et une agilité accrues. Les entreprises peuvent produire des produits plus près de leur destination, évitant potentiellement les goulets d'étranglement de la chaîne d'approvisionnement comme la congestion portuaire sévère. L'additif permet aux entreprises de produire la quantité exacte requise, réduisant les expéditions excédentaires vers les entrepôts avant la distribution aux clients.

Quels sont les risques de remplacer la chaîne d'approvisionnement traditionnelle par une chaîne d'approvisionnement de fabrication additive ?

Compte tenu des nombreux avantages de la fabrication additive, il n'est guère surprenant que le marché mondial des produits et services d'impression 3D était d'environ 12,6 milliards de dollars en 2020 et continuera de croître dans les années à venir à mesure que davantage d'entreprises reconstruisent des chaînes d'approvisionnement additives plus courtes ou plus flexibles. Cependant, les personnes qui ont passé leur carrière à concevoir pour ou à travailler avec le moulage par injection ou l'usinage CNC peuvent avoir du mal à passer à ces nouveaux procédés disruptifs.

Les problèmes courants rencontrés lors de l'impression 3D incluent le gauchissement, les fissures, la mauvaise adhérence couche à couche et les défaillances de pièces. Heureusement, les avancées technologiques dans les mondes de l'équipement de fabrication et des matériaux ont rendu ces problèmes plus petits et moins fréquents, tout comme les ingénieurs travaillant tout au long du cycle de vie, de la conception à la fabrication. Par exemple, dans le modèle de dépôt de filament fondu (FDM), le décalage de couches, le filage, la sous-extrusion et la sur-extrusion sont possibles, mais des ingénieurs et techniciens de fabrication expérimentés développent continuellement des solutions pour améliorer la qualité des pièces. Des avancées de processus similaires dans d'autres technologies additives (SLA, SLS, etc.) ont été réalisées pour rendre plus d'applications possibles. Cependant, ces avancées nécessitent un partenaire d'impression 3D qui possède les connaissances et l'expertise pour développer et employer ces nouveaux processus.

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