La FA des métaux précieux dans la joaillerie : le cas d’application idéal en matière d’économie circulaire, mais un secteur qui peine à se développer. Pourquoi ?

L’une des toutes premières applications de la fabrication additive dans le secteur de la bijouterie remonte à 2008 : une bague imprimée en 3D en or, l’un des métaux précieux les plus prisés pour la bijouterie fine. Au fil du temps, l’innovation dans ce domaine a permis aux bijoutiers et aux bureaux de services d’exploiter les possibilités offertes par la FA. Le problème est que, comme pour toute entreprise de fabrication, il est nécessaire de passer à l’échelle supérieure, et de le faire de manière responsable – et c’est quelque chose que l’industrie de la bijouterie s’efforce de réaliser avec les métaux précieux et la FA.

Décrits comme des métaux rares à forte valeur économique, les métaux précieux sont chimiquement inertes et moins réactifs que les autres éléments. Contrairement au passé où ils étaient principalement utilisés comme monnaie, ils sont aujourd’hui considérés comme des investissements et des matières premières industrielles qui peuvent être exploités dans des industries spécifiques.

Pour ce marché de niche, la discussion surgit à un moment où les consommateurs ont des attentes élevées pour ce qu’ils achètent. Les questions d’approvisionnement éthique et de durabilité sont désormais trop importantes pour être ignorées, même par les marques les plus luxueuses qui ont bâti leur empire sur une politique non dite de « ne pas demander, ne pas dire » qui permettrait de conserver le caractère mystique de leurs œuvres étonnantes – ou peut-être de les rendre plus attrayantes aux yeux de l’acheteur.

La présomption actuelle est que, puisque la FA est par nature un « processus de fabrication durable« , il serait beaucoup plus facile de démontrer l’approche durable des marques de bijoux de luxe fabriquant des produits avec des métaux précieux. À quel point sommes-nous proches de cette présomption ? C’est la question à un milliard de dollars que nous souhaitons aborder dans ce dossier exclusif.

Pour aborder ce sujet, nous allons explorer :

I – Types et principales caractéristiques des métaux précieux

II – Types de technologies de FA pouvant traiter les métaux précieux

III – Le cas commercial de l’économie circulaire et la raison pour laquelle il est difficile de développer la FA des métaux précieux dans l’industrie de la bijouterie.

Même si l’accent est mis sur les applications de la bijouterie, il convient de noter que les métaux précieux peuvent également être utilisés dans d’autres industries verticales. Ces industries pourraient être citées quand et où cela est nécessaire.

I- Types et principales caractéristiques des métaux précieux

« Les métaux précieux présentent des caractéristiques uniques par rapport aux autres métaux. Ils ne s’oxydent pas à des températures élevées, résistent à une forte corrosion et n’interagissent pas chimiquement avec l’environnement. Caractérisés par une longue durée de vie, ils sont généralement ductiles et ont un aspect plus lustré. Alors que les normes introduiront d’autres matériaux candidats en tant que métaux précieux, il existe actuellement quatre métaux précieux principaux sur le marché : l’or, le platine, l’argent et le palladium », a déclaré d’emblée Damiano Zito, CEO du service de bureau de FA Progold S.p.A. à 3D ADEPT Media.

En ce qui concerne la FA, la technologie est adaptée aux applications industrielles lorsqu’elle traite de fines poudres sphériques de métaux précieux en alliages d’or, d’argent, de platine et de palladium. Une fois raffinées pour la FA, elles intègrent une microstructure à grain très fin, qui peuvent être facilement manipulées et offrent une grande pureté et une excellente fluidité.

« Si l’or et le platine restent les métaux précieux les plus utilisés en FA, l’argent reste le métal le moins cher. C’est pourquoi, nous voyons facilement plus d’applications avec l’argent », complète David Fletcher. Ce dernier est un expert de l’impression 3D de métaux précieux et ex-responsable du développement commercial de la FA chez Cooksongold, le plus grand guichet unique du Royaume-Uni pour les fabricants de bijoux.

Disponible sous différentes formes, les formes granulés ou éponge / poudre sont les plus appropriées pour un usage industriel.

L’or – l’un des plus connus en bijouterie – est unique pour sa durabilité, sa malléabilité et sa capacité à conduire à la fois la chaleur et l’électricité.

Utilisé en bijouterie et dans d’autres applications industrielles, l’argent est connu pour ses propriétés conductrices, antibactériennes et malléables.

Le platine, quant à lui, est très demandé par l’industrie automobile, où il est utilisé pour réduire la nocivité des émissions. Transformé en alliage, il permet de réaliser des applications clés en bijouterie et en dentisterie. « Le platine est beaucoup plus mature si l’on considère les applications d’impression 3D de métaux qui peuvent être réalisées avec des métaux précieux ; sans compter qu’il est conforme aux normes de l’industrie », note le représentant de Progold. Contrairement à d’autres métaux précieux, il est facile d’imprimer en 3D le platine grâce à sa faible réflectivité et à sa faible conductivité thermique. Par exemple, une application qui peut être produite en trois heures avec du platine peut prendre jusqu’à dix heures avec de l’argent.

Il n’est peut-être pas aussi connu que l’or, l’argent et le platine, mais le palladium est un métal noble qui convient parfaitement aux applications de bijouterie et d’horlogerie. Résistant à l’érosion de l’air et des acides, ce matériau est apprécié pour sa biocompatibilité et sa résistance à l’usure thermique. C’est également l’un des matériaux les plus difficiles à traiter et à raffiner ; il entraîne ainsi des coûts élevés en capital.

II – Types de technologies de FA pouvant traiter les métaux précieux

Selon Fletcher, les difficultés de l’impression 3D de métaux précieux résident dans la capacité de l’opérateur à comprendre les interdépendances entre la machine, la poudre et l’ensemble du processus. Prenant l’exemple de Cooksongold, il a expliqué que l’entreprise peut imprimer en 3D de l’or jaune 18k, de l’or rouge 18k, de l’or blanc 18k, de l’argent 925 et du platine 950 grâce aux paramètres qu’elle a qualifiés pour leur utilisation sur les machines EOS.

Cela dit, les technologies de fabrication additive qui peuvent traiter les métaux précieux se divisent en deux groupes : les méthodes d’impression 3D indirectes et les méthodes d’impression 3D directes. Pour ceux qui l’ignorent, la fabrication indirecte fait référence à l’utilisation de la technologie pour produire des outils tels que des matrices et des moules pour les processus traditionnels, tandis que l’impression 3D /fabrication directe fait référence à la création de pièces directement à partir de la conception.

Dans l’impression 3D indirecte, l’opérateur imprime en 3D un modèle en cire qui sera utilisé en fonderie à cire perdue pour produire le produit final. Dans ce type d’opération, les technologies d’impression 3D résine, comme la SLA, sont utilisées pour créer les modèles à partir de résines coulables, semblables à de la cire. Une fois le modèle fabriqué, il est recouvert d’un matériau résistant à la chaleur, comme le plâtre, et placé dans un four où la cire est fondue. Le métal précieux fondu est ensuite versé dans le moule, remplissant l’espace laissé par la cire.

En ce qui concerne la fabrication directe, le CEO de Progold explique que la fusion laser sur lit de poudre (également connue sous le nom de fusion sélective par laser) est le procédé de FA le plus utilisé avec les métaux précieux. D’autres technologies qui peuvent également valoir la peine d’être explorées sont le jet de liant et la technologie Material Jetting.

« En général, toute technologie qui peut traiter des métaux, peut également traiter des métaux précieux. Toutefois, l’utilisation appropriée des poudres est d’une importance capitale pour tirer le meilleur parti du processus de fabrication et fournir un produit présentant un bon rapport qualité-prix », souligne Zito.

Un argument similaire a été mis en avant par Fletcher. La vérité est que, compte tenu de la valeur élevée des métaux précieux, la poudre utilisée pour la production additive vaut parfois plus que la machine elle-même. En fait, le prix du métal précieux peut parfois dépasser le prix de l’imprimante 3D utilisée pour le traiter. C’est la raison pour laquelle, une perte dans une production additive de métaux non précieux est moins coûteuse qu’une perte dans une production additive de métaux précieux.

« D’autre part, il existe un intérêt pour l’utilisation de la technologie jet de liant pour la fabrication de l’argent. [Rappelez-vous cette qualification de l’argent sterling pour la technologie de jet de liant de Desktop Metal]. Cependant, l’un des principaux défis à relever est le fait que l’argent est un métal précieux idéal pour la production de masse, mais que la résolution du jet de liant ne répond pas encore aux exigences de la production de masse. Du point de vue de la durabilité, cette technologie a la même empreinte carbone que les technologies traditionnelles. Cependant, le SLM reste actuellement une technologie de premier plan pour les métaux précieux, car la petite taille du volume de construction permet d’économiser beaucoup de matériaux d’une part ; d’autre part, la technologie peut permettre d’économiser 3 ou 4 fois l’empreinte carbone que vous générez habituellement avec la technologie traditionnelle », explique Zito.

Dans un autre ordre d’idées, l’impression par jet de matière est peut-être la moins mise en avant, mais elle est généralement utilisée avec des encres argentées ou dorées hautement conductrices pour imprimer en 3D des dispositifs électroniques tels que des antennes, des prototypes de circuits imprimés, des circuits et des capteurs.

Cela dit, l’impression 3D indirecte est peut-être l’option la plus populaire et la moins coûteuse lorsqu’on travaille avec des métaux précieux, mais l’utilisation de procédés d’impression 3D directe est actuellement encouragée par le besoin d’une plus grande personnalisation et d’une mise sur le marché plus rapide. Mais les marques de bijoux peuvent-elles faire évoluer ce processus tout en restant durables ?

III – Le business model de l’économie circulaire et la raison pour laquelle il est difficile de faire évoluer la fabrication additive des métaux précieux dans l’industrie de la bijouterie.

Les trois experts invités à cet article sont d’accord avec cette vérité : « il n’y a pas d’économie linéaire dans la fabrication additive de métaux précieux (PMAM) ». L’industrie des métaux précieux elle-même s’appuie sur une approche d’économie circulaire.

L’idée de base de l’économie circulaire est de créer des boucles fermées où les déchets et les nouveaux entrants sont réduits au minimum et où les articles/matériaux existants sont réutilisés, réparés ou recyclés. Dans une économie linéaire, les matières premières sont extraites, transformées en produits (produisant souvent des déchets au cours du processus), et finalement mises au rebut.

Dans le cas des bijoux de qualité, la plupart des composants qui entrent dans leur fabrication sont entièrement recyclables. Les métaux précieux tels que l’or, l’argent et le platine peuvent être recyclés à l’infini sans perte de qualité.

Alors, où se situe le problème ? Probablement dans la corrélation qui devrait exister entre durabilité et évolutivité. Par définition, la durabilité est « l’idée que les biens et les services doivent être produits de manière à ne pas utiliser de ressources qui ne peuvent être remplacées et à ne pas endommager l’environnement. » C’est aussi « la capacité de se maintenir à un niveau particulier pendant une certaine période de temps ».

Alors que les organisations explorent actuellement de nouveaux moyens d’avancer sur la voie de la durabilité, Michela Ferraro-Cuda, directrice de cours, MA Luxury Jewellery Management, et chargée de cours en bijouterie de luxe et en branding éthique, à la Birmingham City University, au Royaume-Uni, attire l’attention sur le fait que la durabilité concerne actuellement trois aspects principaux : le profit, les personnes et la planète.

« Tout d’abord, nous devons non seulement nous mettre d’accord sur le type de durabilité auquel nous nous référons, mais nous devons également garder à l’esprit qu’une organisation peut vraiment dire qu’elle est durable lorsqu’elle est responsable vis-à-vis de ces trois aspects : elle doit être rentable, et responsable vis-à-vis de ses employés et de la planète » souligne Ferraro-Cuda. D’après notre conversation avec Ferraro-Cuda, il y a deux groupes de personnes dans ce voyage vers la durabilité, chacun d’entre eux employant ou pouvant employer un chemin différent vers la durabilité :

Sur le papier, les grandes marques de joaillerie ont toutes les cartes en main (y compris les ressources financières) pour réussir à utiliser la FA des métaux précieux. En réalité, seul un très petit nombre d’organisations explorent la voie de la FA. Pour Ferraro, une seule raison peut expliquer cela : « le manque de données pour étayer leurs décisions ». N’est-ce pas la seule chose que nous demandons aux entreprises et aux utilisateurs de la FA ? La publication de données démontrant le caractère durable d’un cas d’utilisation est le seul moyen de joindre le geste à la parole.

En fin de compte, le prix des métaux précieux reste très élevé, sans parler du prix des technologies de FA. Les grandes entreprises ne prendront pas le risque de produire avec la FA ce qu’elles peuvent produire à moindre coût avec la CNC ou le moulage.

À cela, Damiano Zeto répond que les grandes entreprises devraient se rendre compte que le client final aime changer et qu’il veut de plus en plus de produits personnalisés, et c’est quelque chose que la FA seule peut réaliser tout en permettant un contrôle des coûts liés à la fabrication. Pour le CEO, c’est « une question de temps et un problème de culture ». En réfléchissant au parcours de son entreprise, il s’est rendu compte qu’ils sont présents sur ce marché depuis une dizaine d’années maintenant, et que cela fait quelques années que d’autres entreprises ont pénétré ce marché. « Cela signifie qu’il y a une demande qui augmente avec le temps, et c’est positif pour l’industrie de la FA », conclut-il.

Ce dossier a été initialement publié dans le numéro de Septembre/Octobre 2022 de 3D ADEPT Mag. N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : Facebook, Twitter, LinkedIn & Instagram !