Dossier du numéro de septembre/octobre 2022, mis en ligne en janvier 2023, avec Damiano Zito, David Fletcher et Michela Ferraro-Cuda. Les fonctions, appréciations du marché et prévisions citées correspondent à cette période.
La fabrication additive ouvre aux bijoutiers et aux bureaux de services de nouvelles possibilités de géométrie et de personnalisation, notamment avec l’or. Pour développer ces applications, il faut toutefois articuler capacité de production, coût et approvisionnement responsable. Ce dossier examine ces enjeux pour les métaux précieux.
Les métaux précieux associent rareté relative, valeur économique et propriétés recherchées. Ils comprennent notamment l’or, l’argent, le platine et le palladium. Leur comportement dépend du métal, de l’alliage et du milieu : ils ne sont pas tous chimiquement inertes dans toutes les conditions.
Dans ce marché, la traçabilité des matières, les conditions de travail et les impacts environnementaux font partie des critères à examiner. Ces questions concernent aussi bien les ateliers artisanaux que les grandes marques.
La FA n’est pas durable par nature. Son intérêt doit être évalué pour une pièce et une chaîne de production données : matière utilisée et récupérée, énergie, post-traitement, durée de vie et fin de vie. Le procédé choisi ne dispense pas d’un approvisionnement responsable.
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 bureau de services de FA Progold S.p.A. à 3D ADEPT Media.
Précision : ces caractéristiques générales évoquées par Zito ne valent pas sans réserve pour tous les métaux et alliages. L’argent peut notamment se ternir au contact de composés soufrés. La sélection d’un matériau exige des données adaptées à ses conditions d’utilisation.
Pour les procédés utilisant de la poudre, composition, granulométrie, morphologie et propreté doivent être compatibles avec la machine et l’application. Les poudres fines nécessitent des moyens adaptés de manipulation et de récupération ; leur caractère précieux ne les rend pas automatiquement faciles ni sans risque à manipuler.
« 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, un fournisseur britannique de bijouterie.
La forme de la matière dépend de l’étape de fabrication : les granulés peuvent servir à la fonderie, tandis que des poudres qualifiées alimentent notamment la fusion sur lit de poudre ou le jet de liant. Ces formes ne sont pas interchangeables sans adaptation du procédé.
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. Le comportement optique et thermique du matériau influence les paramètres laser. Il ne permet pas, à lui seul, de garantir un temps de fabrication ou la conformité d’un bijou.
Le palladium est notamment utilisé en catalyse et dans certains alliages de joaillerie ou dentaires. Sa résistance et son aptitude à une application dépendent de l’alliage et des conditions d’usage ; elles ne constituent pas une garantie générale de biocompatibilité.
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.
La voie indirecte consiste à imprimer un modèle sacrificiel, en cire ou en résine calcinable, puis à réaliser le moule et la coulée du métal. L’élimination du modèle suit un cycle adapté à la matière : une résine ne se traite pas simplement comme de la cire fondue. La pièce finale est issue de la fonderie.
Pour la voie directe, Zito met en avant la fusion laser sur lit de poudre, souvent désignée par SLM dans ce contexte. Il s’agit d’une variante de la famille des procédés de fusion sur lit de poudre. D’autres voies, telles que le jet de liant, nécessitent des étapes de déliantage et de frittage. Chaque combinaison métal–machine–procédé doit être qualifiée.
« 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.
Fletcher souligne également le coût de la matière. Selon le métal, le volume de poudre immobilisé et les cours, le stock nécessaire peut représenter un investissement important, parfois supérieur au prix de l’équipement. La récupération et le suivi des pertes deviennent alors essentiels au calcul économique.
« 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.
Ces comparaisons de résolution et d’empreinte carbone sont les appréciations de Zito en 2022. Le dossier ne fournit pas l’analyse de cycle de vie permettant de généraliser les facteurs de réduction annoncés ni de classer tous les procédés.
Des encres conductrices contenant de l’argent ou de l’or peuvent aussi être déposées par jet pour fabriquer des éléments électroniques. Cette application se distingue de la production de bijoux métalliques massifs ; elle ne signifie pas que tout système à jet de matière imprime directement des métaux précieux.
La comparaison entre voies directe et indirecte dépend des volumes, de la géométrie, des tolérances, de la finition et des équipements disponibles. L’impression directe peut élargir certaines possibilités de conception, sans être systématiquement la solution la moins coûteuse.
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 défendent cette idée : « 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.
L’or, l’argent et le platine peuvent être récupérés et raffinés pour un nouvel usage. Une boucle réelle comporte toutefois des étapes de collecte, de séparation et de traitement, avec des consommations d’énergie et des pertes possibles. La recyclabilité d’un métal ne prouve pas que tous les composants d’un bijou seront effectivement recyclés.
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 exploraient en 2022 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 :
| Organisation | Personnes | Environnement | Viabilité économique |
|---|---|---|---|
| Ateliers et artisans | Formation, sécurité du travail et traçabilité des fournisseurs. | Origine du métal, énergie, récupération et traitement des déchets ; une production locale ne suffit pas à établir le bilan. | Volumes, temps de travail, équipements et coût de la matière à évaluer au cas par cas. |
| Entreprises de plus grande taille | Mêmes exigences, à suivre aussi chez les partenaires et sous-traitants. | Mesures à l’échelle de la chaîne de valeur et des sites, avec des données comparables. | Investissement, qualification, récupération et débouchés ; le marketing ne garantit pas la rentabilité. |
L’usage du mercure concerne notamment certaines pratiques d’extraction artisanale de l’or. Il ne doit pas être attribué à l’ensemble des artisans bijoutiers. Le tableau présente des points de vigilance, sans présumer des pratiques de chaque organisation.
Ferraro-Cuda souligne « le manque de données pour étayer leurs décisions ». Au-delà des ressources financières, les entreprises ont besoin de résultats comparables sur la qualité, les coûts et les impacts pour choisir une voie de fabrication.
Le coût du métal et des équipements impose de comparer la FA à l’usinage ou à la fonderie sur une application précise. La valeur d’une géométrie, d’une petite série ou d’un produit personnalisé peut modifier cette comparaison.
À cela, Damiano Zito 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 peut contribuer à 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.
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