Alors que les livraisons d’imprimantes 3D d’entrée de gamme ont dépassé le million au premier trimestre, je ne peux m’empêcher de faire le lien avec l’essor croissant des fermes d’imprimantes 3D à travers le monde. Et à mesure que ces fermes se multiplient, je me demande si elles peuvent ou non augmenter rapidement leur production, réduire les délais de livraison, le tout sans les frais généraux colossaux généralement associés à la fabrication traditionnelle. Au final, n’est-ce pas là la promesse des fermes d’imprimantes 3D ?
Les pièces produites en série couvrent des secteurs allant du médical et de la santé à l’automobile, en passant par l’aérospatiale, les composants B2B et les biens de consommation. Conformément au thème de ce numéro de 3D ADEPT Mag, cet article se concentrera spécifiquement sur les applications dans le domaine des biens de consommation.
Pendant longtemps, j’ai associé la production de masse exclusivement aux imprimantes 3D industrielles fonctionnant dans les ateliers de production des entreprises de FA ou des prestataires de services. Mon intérêt pour les applications de niveau industriel a renforcé cette vision. Cependant, le « déclin et l’essor » de l’impression 3D de bureau ont à nouveau changé ma perspective, m’incitant à considérer toutes les technologies de FA, quelle que soit leur taille.
Cela dit, qu’il s’agisse de production de masse avec des imprimantes 3D industrielles ou de bureau, il y a un domaine que nous n’avons jamais défini : qu’entend-on par « production de masse » ?
Quelle quantité est considérée comme de la « production de masse » ?
On considère généralement que la production de masse consiste à fabriquer un grand nombre d’articles identiques, souvent par milliers ou par millions, sur une période prolongée.
Il n’existe pas de chiffre universel permettant de déterminer à partir de quand une production est qualifiée de « de masse ». Cependant, nous avons pris conscience que la notion de production varie considérablement d’un produit ou d’un secteur à l’autre, et d’un procédé à l’autre.
Dans le secteur automobile, la production de centaines de milliers de pièces par an correspondrait à la production de masse, tandis que des millions d’unités par an pourraient être la norme dans l’électronique grand public.
Dans le même ordre d’idées, dans la fabrication traditionnelle (par exemple, le moulage par injection, l’usinage CNC), le terme « de masse » désigne souvent des milliers, voire des millions d’unités identiques. En fabrication additive, les volumes sont généralement bien inférieurs avant d’être considérés comme « de masse », car la technologie reste plus lente et plus coûteuse par pièce pour de nombreuses applications. En fabrication additive, le terme « de masse » peut désigner des centaines ou quelques milliers d’unités par an pour certaines pièces, en particulier si chacune est personnalisée.
À quoi ressemble la production de masse dans le secteur des biens de consommation ?
Dans le secteur des biens de consommation, les exemples de réussite montrent que les marques qui produisent en masse atteignent des séries de plusieurs milliers, voire millions de pièces. Il est intéressant de noter qu’elles s’appuient souvent sur l’impression 3D industrielle.
adidas, l’exemple par excellence
La recette du succès de la marque de chaussures dans le domaine de l’impression 3D repose sur la technologie DLS de Carbon.
En 2017, l’entreprise a commercialisé 100 000 paires de Futurecraft 4D, dotées d’une semelle intermédiaire imprimée en une seule pièce, puis a lancé l’AlphaEDGE en 2018. L’année 2021 a vu le lancement le plus important à ce jour : l’Adidas 4DFWD, la chaussure imprimée en 3D la plus vendue au monde avec plus de 2 millions d’exemplaires écoulés.
La charnière de smartphone imprimée en 3D d’OPPO
OPPO, une marque d’électronique grand public, nous rappelle que l’impression 3D métal ne brille pas uniquement dans les applications aérospatiales. Avec plus de 10 000 pièces métalliques imprimées en 3D produites, la technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) de BLT a permis la création d’une charnière en titane à la fois fine et résistante pour le nouveau smartphone pliable Find N5.
La charnière, imprimée en 3D à partir de titane sur la machine LPBF de BLT, ne mesure que 0,15 mm d’épaisseur. Pour répondre aux besoins de production, une seule imprimante 3D BLT peut fabriquer près de 300 charnières par jour.
FR: L’OPPO Find N5 ne mesure que 8,93 mm d’épaisseur et pèse à peine 229 g
La charnière flexible en titane du Find N5 est 36 % plus rigide malgré une taille réduite de 26 % _ Crédit : OPPO
Les lunettes imprimées en 3D de Monoqool
Crédit : Monoqool
Il serait étrange de ne pas mentionner l’une des applications les plus répandues dans le secteur des biens de consommation : les lunettes imprimées en 3D.
Avec plus de 2 000 pièces produites par SLS, Monoqool est l’une des entreprises que nous souhaitons mettre en avant ici. Elle imprime en 3D des montures légères et sans vis, frittées d’un seul tenant à partir d’une poudre de polyamide.
L’impression 3D permet à l’entreprise de fabriquer de manière plus économique un produit sur mesure qui nécessite tout de même plusieurs étapes de fabrication, notamment la coloration, le polissage et l’assemblage.
Qu’en est-il des fermes d’impression 3D ?
Une ferme d’impression 3D est essentiellement un ensemble de plusieurs imprimantes 3D fonctionnant simultanément pour produire des pièces ou des produits en parallèle, à l’instar d’une petite installation de fabrication. S’il serait logique que des imprimantes 3D à plastique, à résine ou à métal produisent des pièces ou des produits en série, les fermes d’impression 3D sont principalement associées à l’extrusion de matériaux (en particulier les imprimantes 3D de bureau) et à la résine, les imprimantes 3D à métal étant principalement utilisées à des fins industrielles.
Prusa Research, Slant 3D, Lost Boys Lab, Zellerfeld, Out of Darts, ZB Designs, Gantri et Jinqi Toys comptent parmi les leaders de ce segment.
Outre les fermes d’impression 3D qui fonctionnent comme des bureaux de services, nous pensons que les entreprises qui concentrent leur activité principale sur une seule catégorie de produits ont réussi à atteindre une véritable production à l’échelle grand public.
Alors que les prestataires de services sont généralement mieux adaptés à la diversité et à la flexibilité qu’à la production de masse soutenue d’un seul produit, le fait de se concentrer sur un seul produit permet aux entreprises d’atteindre des volumes à l’échelle grand public — de quelques milliers à plusieurs millions d’unités par an — d’une manière que les prestataires de services généraux peuvent rarement égaler.
Gantri et Zellerfeld sont deux entreprises que nous suivons de près.
Gantri utilise des imprimantes de bureau pour fabriquer des lampes et d’autres objets de décoration intérieure. Basée en Californie, l’entreprise a testé plusieurs imprimantes 3D, dont UltiMaker, avant de se tourner vers un parc d’impression 3D propriétaire et d’optimiser chaque étape de son processus de production.
Aujourd’hui, elle fonctionne comme une plateforme de fabrication numérique qui permet aux marques avant-gardistes de créer de nouveaux produits de manière durable et avec un risque minimal, en Californie. Elle est décrite comme le premier processus de fabrication numérique capable de produire à la demande des luminaires design uniques et de haute qualité.
Exploitant des fermes d’impression à New York et à Hambourg, en Allemagne, Zellerfeld continue d’élargir son offre de produits et ses capacités de production en mettant l’accent sur les chaussures de mode. Après avoir construit son propre site équipé de 200 imprimantes 3D — capables de produire plusieurs centaines de paires —, l’entreprise vise à étendre son environnement de production à plusieurs milliers d’unités, avec pour objectif jusqu’à 5 000 imprimantes 3D.
Pour concrétiser cette vision ambitieuse, Zellerfeld s’est associé à des experts de l’Institut Fraunhofer pour les technologies de production additive (IAPT) afin de conceptualiser la nouvelle infrastructure qui deviendrait la plus grande usine de production additive au monde.
La plateforme ouverte de Zellerfeld intègre Zellerfeld Studio, un studio de création innovant qui révolutionne l’industrie de la chaussure.
Lancé à l’origine comme une boutique en ligne s’appuyant sur la technologie d’impression « full-stack » exclusive de Zellerfeld, zellerfeld.com s’est transformé en une galerie mondiale où chacun peut mettre en ligne et commercialiser ses créations de chaussures en moins de 24 heures.
Zellerfeld Studio fournit aux créateurs des outils de pointe pour commander des échantillons et commercialiser leurs créations à une vitesse sans précédent. Ce qui prenait traditionnellement 12 à 18 mois à développer peut désormais être réalisé en quelques jours seulement, faisant de la technologie de Zellerfeld une technologie à suivre dans l’industrie de la chaussure.
En conclusion…
Si la définition du terme « de masse » dans la fabrication additive varie selon les secteurs et les types de produits, les fermes d’imprimantes 3D démontrent de plus en plus leur capacité à mener une production à l’échelle grand public. Mais ce modèle économique n’est pas pour les âmes sensibles. Dans un prochain article, nous nous pencherons sur les bonnes pratiques, les échecs et les réussites de ceux qui gèrent une ferme d’impression 3D.
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