Bilan éditorial de 2023, publié en janvier 2024. Les annonces, observations et attentes décrites correspondent à cette période.
2023 a été une année très intéressante, tant du point de vue commercial que technologique. Que ce soit par la participation à des salons professionnels, des conversations avec des experts de l’industrie et une couverture qui englobe l’adoption à travers les industries verticales ou les derniers développements des entreprises, il y avait beaucoup à voir et à apprendre. Dans cet article, nous avons décidé de mettre en lumière dix points forts qui ont marqué l’année dans le domaine de la technologie. Nous espérons qu’ils vous donneront matière à réflexion sur la manière d’aborder 2024.
1. Des outils DfAM plus variés et exigeants
Tout commence par la conception. La conception pour la fabrication additive (DfAM) exige de comprendre les outils disponibles et leur contribution aux exigences de la pièce. Dans notre dossier sur les outils DfAM, nous avons exploré plusieurs approches, dont celles qui s’appuient sur des modèles d’ingénierie computationnelle.
Comme nous l’a dit Matthew Shomper, la conception computationnelle n’est pas pour les âmes sensibles. Les outils sont plutôt inaccessibles (avec des courbes d’apprentissage importantes) et il faut généralement avoir une double connaissance de la conception pour répondre aux exigences et à l’esthétique en même temps. Un bon sens de la conception est indispensable, quel que soit le produit créé, et la conception computationnelle n’est pas un “raccourci” permettant de contourner des principes d’ingénierie solides.
Comprendre les domaines d’application et les limites de ces outils peut aider à raccourcir le développement, sans dispenser des vérifications nécessaires.
2. La portée croissante de l’impression 3D céramique
L’impression 3D céramique a particulièrement retenu mon attention en 2023. Sa visibilité dans nos échanges était souvent moindre que celle du métal et des polymères, mais cela ne signifie pas que les céramiques soient nouvelles dans l’industrie : elles sont utilisées depuis longtemps dans des applications techniques exigeantes.
Les usages artistiques et les céramiques techniques doivent être distingués. Le filament de porcelaine proposé par Nanoe et Cerinnov illustre le premier domaine ; il ne résume pas à lui seul les possibilités industrielles de ces matériaux.
Dans l’énergie, le projet européen HyP3D, lancé en janvier 2023 avec la participation de 3DCeram, visait des cellules d’électrolyse à oxyde solide imprimées en 3D pour produire de l’hydrogène sous pression. Les formulations telles que la zircone 8Y, les paramètres d’impression et les traitements thermiques sont des éléments du développement. Il s’agissait d’objectifs de recherche et de validation, et non d’une preuve de déploiement industriel généralisé.
3. De nouvelles approches de fabrication
Parmi les procédés qui ont retenu notre attention en 2023 figurent ceux de Rosotics et de Fabric8Labs.
Rosotics présentait l’« impression rapide par induction », qui utilise le chauffage par induction d’une matière métallique conductrice. Son prototype Mantis visait les pièces de grande taille. Les ambitions de simplicité, d’efficacité énergétique et de sécurité décrivaient la proposition du fabricant ; une comparaison exige des conditions d’essai et des critères mesurables.
Fabric8Labs développe la fabrication additive électrochimique (ECAM), fondée sur le dépôt électrochimique de métal à température ambiante. L’entreprise décrit la fabrication de composants en cuivre sans poudre, fil ni laser, notamment sur des supports sensibles à la chaleur comme les circuits imprimés. Cette construction de géométries ne doit pas être confondue avec la seule application d’un revêtement métallique sur une pièce déjà fabriquée.
Les deux concepts sont intrigants et ont soulevé des débats au sein de la communauté. En plus de tenir leurs promesses, répondront-ils aux défis de la vitesse et de la production de masse auxquels les imprimantes 3D industrielles actuelles doivent faire face ?
Autre développement de 2023 : Cold IOB, présenté par voxeljet en juin, associe sable et liant inorganique pour produire des moules et noyaux de fonderie. Le procédé évite le traitement par micro-ondes ; il conserve néanmoins une étape de séchage hors de l’imprimante.
4. Les possibilités et limites du multimatériau
L’intérêt de l’impression 3D multimatériau est d’associer plusieurs matériaux dans une même pièce, sans que leur dépôt soit nécessairement simultané. Les difficultés concernent notamment leur compatibilité, les interfaces, les changements de matière et, selon le procédé, les écarts de retrait lors des traitements ultérieurs.
La CeraFab Multi 2M30 de Lithoz avait été annoncée en décembre 2020 ; sa présentation à Formnext 2023 était une première en salon, et non le lancement initial de la machine. Lithoz présentait des combinaisons céramique-céramique, céramique-polymère et céramique-métal. Leur mise en œuvre reste liée aux matériaux et aux traitements compatibles.
Avec le freeformer, le procédé ARBURG Plastic Freeforming (APF) transforme des granulés thermoplastiques qualifiés en gouttelettes déposées. Selon la configuration et les matériaux, il permet des pièces multimatériaux et l’utilisation de supports solubles.
D’autres approches méritaient également d’être suivies : la NovoJet OPEN de Quantica et, séparément, le dépôt sélectif de poudres d’Aerosint, acquis par Schaeffler en 2023. Ces technologies ne reposent pas sur le même procédé.
5. Des usages de l’IA à évaluer
L’année 2023 a accru la visibilité de l’intelligence artificielle générative, notamment avec ChatGPT. Il faut cependant distinguer les assistants textuels des autres usages de l’IA déjà explorés dans la fabrication additive.
Trois pistes méritent une attention particulière, avec des résultats à vérifier dans chaque application :
- La maintenance prédictive peut exploiter des données opérationnelles pour anticiper certaines interventions. Son efficacité dépend des données, du modèle et de son intégration dans la maintenance.
- En conception, l’exploration de variantes peut aider à répondre à des contraintes définies. Elle ne garantit pas une supériorité sur toute conception humaine. Les biais des données et des objectifs demandent une vigilance particulière, notamment pour l’accessibilité des produits aux personnes handicapées.
- En fabrication, l’apprentissage automatique peut contribuer à automatiser des tâches répétitives, y compris dans des activités de personnalisation. La pertinence dépend de la tâche, du volume de données et du contrôle humain.
Authentise a présenté 3DGPT en juin 2023, un assistant destiné à interroger des publications et normes de fabrication additive, avec des références pour certaines réponses techniques. Ce type d’outil peut aider à trouver de l’information, mais sa réponse ne remplace ni la lecture des sources ni la validation d’un ingénieur.
6. Du suivi du procédé au contrôle des pièces
L’assurance qualité était déjà un axe de mon bilan de 2022. En 2023, des acteurs comme Materialise, Phase3D et ZEISS ont continué à mettre en avant des solutions de contrôle. Il faut distinguer la surveillance pendant la fabrication, l’analyse des données de couches et les inspections réalisées après fabrication, dont la tomographie : toutes ne sont pas des inspections « en temps réel ».
Une détection plus précoce des défauts peut éviter certaines opérations sur des pièces qui seront rebutées. Le gain dépend toutefois du procédé, des défauts détectables et des contrôles requis. La surveillance ne constitue pas, à elle seule, la qualification d’une pièce.
7. Partager les paramètres sans oublier la validation
Dans mes échanges de 2023, notamment avec des experts de Honeywell Aerospace, le manque de données de caractérisation comparables revenait régulièrement. La place de marché de paramètres développée par Rosswag, évoquée dès 2022 dans notre couverture, représentait une piste pour partager des données et limiter la répétition d’essais déjà réalisés.
L’offre décrite concernait alors la fusion laser sur lit de poudre (LPBF). L’étendre à d’autres procédés pouvait présenter un intérêt, mais un jeu de paramètres ne se transfère pas automatiquement : machine, poudre, géométrie et exigences de qualité doivent être prises en compte et validées.
8. Poursuivre le développement des matériaux
Compte tenu de l’importance des matériaux dans la chaîne de valeur de la fabrication et de l’écart qui doit encore être comblé pour développer des matériaux pour des processus de FA spécifiques, je ne pense pas que nous verrons un jour un bilan de fin d’année sans nouveaux développements de matériaux.
Le tantale n’a pas fait ses débuts dans la FA en 2023. Cette année-là, Croom Medical et Global Advanced Metals présentaient leur collaboration sur son utilisation dans des dispositifs médicaux. Le matériau possède un historique d’usages médicaux ; cela ne démontre pas pour autant qu’un nouvel implant imprimé réduit la coagulation ou le nombre de reprises chirurgicales. Ces bénéfices doivent être établis pour le dispositif et l’usage concernés.
Nous avons également suivi les démarches environnementales de producteurs comme Evonik et le développement de matériaux biosourcés. Une origine biosourcée ne suffit pas à établir un meilleur bilan environnemental : production, usage, durée de vie et fin de vie doivent être évalués dans un périmètre comparable.
9. Comprendre les contextes d’adoption
Nos échanges dans les salons américains et européens ont montré des intérêts différents selon les interlocuteurs. Les approches de Thermwood — Cut Layer Additive, qui assemble des couches découpées, et LSAM, qui dépose de la matière — ont notamment nourri ces discussions. Ces observations de terrain ne constituent pas une mesure représentative de leur adoption par continent.
Certains interlocuteurs partaient d’une comparaison avec un procédé conventionnel ; d’autres examinaient d’abord les possibilités propres à la FA. Ces différences ne se réduisent pas à la nationalité : secteur, application, expérience et contraintes financières jouent aussi un rôle.
L’activité de fabricants chinois tels que BLT et Eplus3D, notamment leurs démarches internationales, faisait également partie des sujets suivis. Il faut éviter d’en déduire un classement des taux de croissance régionaux sans données comparables ni période définie.
Comparer les marchés exige donc de préciser les applications et les critères retenus, plutôt que de supposer une manière unique d’adopter la FA sur chaque continent.
10. Comparer le coût total des solutions
Le coût reste une question centrale. Pour comparer une solution de FA à une autre méthode, il faut considérer les volumes, les équipements, les matériaux, le personnel, le post-traitement, les contrôles et le rendement. La vitesse, la fiabilité et la répétabilité restent indispensables ; elles doivent être rapportées aux exigences de l’application et au coût total par pièce acceptable.
Et vous ? Quels ont été vos principaux points forts en 2023 ?
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