« Toute destination dans le modèle de maturité de la FA est l’endroit idéal où se trouver ».
Faire ses premiers pas dans la FA ou évoluer dans cette industrie nécessite un éventail de méthodes ou de processus qui convergent tous vers les mêmes objectifs : acquérir de nouvelles compétences, mettre en œuvre les bonnes étapes d’une stratégie de mise sur le marché, se tenir informé de l’état actuel du marché ou apprendre de nouvelles façons de faire croître son modèle d’affaires – tout cela peut être réalisé grâce aux publications de l’industrie/à la presse spécialisée, aux institutions académiques et aux cabinets de conseil. Un retour sur 2022 montre qu’il est logique de prendre en compte le point de vue des experts qui façonnent le marché de la FA dans l’éducation et/ou la consultance- et de comprendre à travers eux ce marché et ce qui serait les domaines d’intérêt en 2023. Lorsqu’ils ont l’expérience et l’expertise appropriées, les experts des institutions académiques et des sociétés de conseil permettent de comprendre le fond d’un problème qui a souvent ses racines dans l’industrie elle-même ; ils peuvent aussi partager des idées basées sur leurs liens étroits avec l’utilisateur final de la FA – ce qui serait utile pour aider les fournisseurs et les utilisateurs de la technologie à aller de l’avant.
Dans ce cas précis, les experts que nous avons rencontrés, sont Olaf Diegel et John Barnes. Ces deux messieurs ont plusieurs pouvoirs.
Diegel est probablement l’un de ces cools professeurs que j’aurais aimé avoir quand j’étais étudiante. Il enseigne la FA dans son intégralité et cherche toujours un moyen d’appliquer et d’explorer cette technologie. Son application la plus célèbre reste une gamme de guitares imprimées en 3D aux designs audacieux.
D’autre part, l’expérience notable de Barnes avant de fonder sa société de consultance TBGA en 2017 est celle de cadre supérieur qu’il a acquise à la division Skunk Works de Lockheed Martin. Il a contribué à apporter des pièces métalliques imprimées en 3D à un certain nombre d’avions militaires expérimentaux et où il a dirigé plusieurs autres programmes pour favoriser l’adoption des technologies de FA. Aujourd’hui, avec une équipe d’ADDvisors®, l’objectif de TBGA est de faire en sorte que la FA soit qualifiée et en service dans toute une série d’industries.
L’apprentissage de la FA et la recherche en 2022
On dit souvent que l’apprentissage de la FA devient plus complexe, que la recherche se déroule à un rythme effréné et que les technologies en constante évolution sont à l’origine de nouveaux modèles d’enseignement. Diegel nous a dit qu’ils ont un cours post-universitaire d’un semestre entier consacré à la conception pour la FA (DfAM), et ils offrent beaucoup de cours pratiques de 3 ou 4 jours sur la FA (par le biais de l’ASTM et de Wohlers Associates) aux ingénieurs d’entreprise.
En outre, par rapport aux années précédentes, « il semble que la fin de toutes les restrictions liées à la pandémie ait créé une soif d’apprentissage pratique », a expliqué le professeur de FA. « Je pense que beaucoup d’étudiants ont été assez privés de travaux pratiques et appliqués pendant la pandémie. Maintenant qu’il est possible de retourner dans les laboratoires et les ateliers, je constate que beaucoup d’étudiants veulent vraiment se salir les mains en résolvant des problèmes d’ingénierie pratiques. Et, à mon avis, parce que la conception pour la fabrication additive (DfAM) n’est pas un domaine de connaissance théorique, mais plutôt un domaine qui doit être appliqué de manière pratique pour ajouter une véritable valeur aux produits, les étudiants adorent ça. Et il en va de même pour les entreprises. Comme elles commencent à réaliser à quel point une bonne conception pour la FA est essentielle pour qu’elles puissent mettre en œuvre la FA de manière économique, elles réclament des connaissances pour le faire de la bonne manière », a-t-il déclaré.
Pour Barnes, la formation a toujours été l’un des principaux obstacles à l’adoption de la FA. Après plus de deux décennies dans l’industrie, et cinq ans de TBGA, il insiste toujours sur ce point :
« Je pense que la prise de conscience et l’appréciation de ce que la FA peut faire sont encore relativement jeunes. Que nous l’appelions formation ou développement des compétences, nous constatons dans presque tous les pays « matures » que la main-d’œuvre qualifiée est l’élément manquant dans les industries manufacturières. Si vous prenez un peu de recul, chaque fois que vous présentez quelque chose de perturbateur, par nature, il est difficile pour les gens d’y faire face. De plus, étant donné la diversité de la technologie disponible, il existe de nombreuses solutions parmi lesquelles choisir, et la plupart des gens sont bloqués parce qu’ils ne savent tout simplement pas ce que la FA peut faire. Ils ne conçoivent pas encore de produits qui peuvent vraiment tirer parti de la FA, parce que cela nécessite des risques, un processus de changement d’étape ».
Dans un autre ordre d’idées, cette intégration des connaissances et des modes de pensée pour relever des défis complexes a été réalisée en quelque sorte grâce à des rencontres en face à face. Diegel a attiré notre attention sur une conséquence de la pandémie qui a profondément affecté le système éducatif et à laquelle nous n’avons pas vraiment prêté attention l’année dernière. Pour lui, la grande différence de l’année 2022 par rapport à l’année précédente, c’est de pouvoir à nouveau rencontrer les gens en face à face. « Cela inclut les étudiants, les collègues, les entreprises et les amis. Et aussi, une énorme différence a été pour les étudiants et les entreprises de ne pas avoir un accès direct aux machines lorsque le laboratoire était fermé. Il semble toujours plus difficile de résoudre des problèmes d’ingénierie, ou de concevoir de grands produits, sur Zoom ou Teams. Et comme cela a duré plus de deux ans, il est bon de retourner aux machines et de construire de vraies pièces, de tester physiquement les idées et de faire toutes ces choses amusantes. [En général], dans le monde entier, l’éducation a bien sûr été fortement touchée par l’incapacité des gens à voyager, ce qui signifie qu’il y a eu une énorme baisse du nombre d’étudiants internationaux. Mais avec un peu de chance, cela va commencer à se corriger », poursuit-il.
Barnes reste pratique et se concentre sur la nécessité d’examiner le modèle de maturité de FA de chacun pour analyser les processus et les applications de la FA et, d’une manière ou d’une autre, sa progression. D’après ce que nous avons compris, le modèle propriétaire viserait à équilibrer les exigences du produit, la sensibilisation de l’entreprise, les données et les compétences nécessaires pour utiliser la FA par le biais d’une matrice à cinq niveaux.
« C’est une façon de s’adapter au chaos », souligne le fondateur de TBGA. « En fin de compte, la partie qui doit être créée a des exigences et des compétences, des connaissances et des données sont nécessaires pour estimer ces exigences. Le modèle de maturité dit simplement : ‘vous devez faire votre propre chemin ; vous devez trouver ce qui est le mieux pour vous et vos produits’. Et ce modèle est différent si vous fabriquez des prototypes, de l’outillage ou des pièces de production finale. Même si nous recommandons de commencer à créer des prototypes de conception et des montages de texte, nous avons aussi l’habitude de dire aux gens que toute position dans leur modèle de maturité est l’endroit idéal où se trouver. »
Du point de vue de la recherche, les activités de recherche concernant les technologies avancées d’impression et de post-traitement, les matériaux innovants et les outils de conception/simulation prennent de l’ampleur. Dans cette liste, les sujets qui ont suscité l’intérêt des organisations cette année comprennent souvent l’amélioration du flux de conception et de fabrication grâce à des méthodes et des outils logiciels avancés, les possibilités de durabilité environnementale de la FA, les technologies avancées de post-traitement et/ou l’infrastructure de la FA pour la gestion des données et la fabrication additive basée sur le cloud. Pour Diegel, l’un des domaines sur lesquels il faut absolument se concentrer à l’heure actuelle est celui des machines :
« À l’heure actuelle, la plupart des systèmes de FA sont « muets ». J’entends par là que la FA peut être assez difficile à utiliser pour obtenir de bonnes pièces. Toutes sortes de choses peuvent mal tourner au cours du processus d’impression. La machine peut ne pas étaler suffisamment de matériau pour une couche, la couche peut ne pas fusionner correctement avec la couche inférieure, la pièce peut se déformer pendant l’impression et faire échouer la fabrication. Quelle que soit la technologie utilisée, des problèmes peuvent survenir… Mais, pour l’instant, les systèmes de FA n’ont pas encore l’intelligence nécessaire pour détecter un défaut potentiel au moment où il se produit et le corriger pendant le processus d’impression. De nombreux systèmes disposent même de systèmes de vision de haute technologie ou de systèmes de surveillance du bain de fusion, mais ils ne les utilisent pas encore pour prendre des mesures correctives intelligentes. Une alimentation courte en poudre, par exemple, n’est pas un phénomène rare dans la fusion sur lit de poudre métallique. Et, du point de vue de la vision par ordinateur, il est relativement facile à détecter. Alors pourquoi aucun des systèmes ne le fait-il et pourquoi, lorsqu’ils détectent une alimentation courte, ils répandent une autre couche de poudre pour corriger l’erreur ? À mon avis, rendre les machines un peu plus intelligentes et à l’abri des erreurs nécessite encore beaucoup travail pour augmenter considérablement l’adoption de la FA pour la production à grande échelle. Et rendre tous les systèmes beaucoup, beaucoup, beaucoup plus rapides ! [Dans un autre ordre d’idées, la vitesse est essentielle. À l’heure actuelle, l’un des facteurs qui rendent la FA si chère pour la production est son incroyable lenteur par rapport à de nombreuses autres technologies de fabrication conventionnelles. Pour augmenter considérablement les possibilités, il faut donc que la vitesse des systèmes de FA augmente considérablement. C’est ce que nous commençons à voir, avec des entreprises qui, par exemple, ajoutent davantage de lasers à leurs systèmes, mais je pense que nous avons besoin d’une augmentation un peu plus importante de la vitesse. Ainsi, celui qui y parviendra le premier bénéficiera probablement d’un bon avantage concurrentiel. »
De son côté, Barnes pense qu’il y a déjà un certain changement qui se produit du côté des machines, au niveau de la productivité. « Le domaine que les professionnels veulent examiner maintenant est l’espace numérique. Il faut mettre l’accent sur la cybersécurité et ce qu’elle signifie réellement ; le flux de travail numérique peut être amélioré. De nombreuses entreprises se lancent dans cet espace et proposent des solutions différentes de ce que nous avons vu par le passé. Certaines solutions logicielles permettent désormais de rectifier et de fluidifier ce flux de travail. Et ce phénomène va s’amplifier à l’avenir », souligne-t-il.
Gardez à l’esprit que ces avertissements n’ont pas pour but d’édulcorer les avancées qui ont eu lieu sur le marché de la FA cette année. En fait, Diegel reconnaît que les producteurs de matériaux ont franchi une étape supplémentaire dans leur développement :
« Le cuivre semble être un matériau très prisé dans le domaine des métaux. Nous commençons également à voir des polymères un peu plus écologiques pour la fusion sur lit de poudre (SLS), comme le nylon 11 qui est fabriqué à partir de graines de ricin plutôt que de produits pétrochimiques. Une autre tendance que j’ai remarquée lors du récent salon Formnext, à Francfort, est l’énorme prolifération d’imprimantes 3D à bras robotisé à grande échelle, pour l’impression de pièces en polymère ou en métal à grande échelle ».
Et tout cela ne tient pas compte des petites victoires au niveau de l’utilisateur.
Adoption par les industries verticales – et les utilisateurs en général : où en sommes-nous ?
« Enfin, après de nombreuses années de recherche sur les matériaux, les machines, les technologies, etc. (ce qui est certainement formidable et important), la conception pour la FA commence à être appréciée comme un domaine d’une importance capitale si nous voulons que la FA soit beaucoup plus largement adoptée, et nous commençons donc à le voir comme un domaine de recherche en expansion », poursuit Diegel. Selon notre expert, outre les utilisateurs de la FA, de nombreux professionnels, dont les fabricants et les vendeurs de machines, ont négligé ce domaine de la DfAM – alors qu’ils devraient être ceux qui alertent les utilisateurs sur l’importance de ce concept. La route est certainement encore longue car de nombreuses entreprises conçoivent encore pour l’usinage ou le moulage par injection, et font ensuite une légère crise cardiaque lorsqu’on leur dit ce que coûterait l’impression.
« Si elles apprenaient à revoir leur conception de la bonne manière, elles pourraient potentiellement réduire le coût de la pièce de 25 % à plus de 90 %. Je pense donc qu’une grande partie de notre rôle consiste à enseigner comment concevoir correctement pour la FA et comment ajouter suffisamment de valeur à leurs pièces, grâce à une bonne conception, pour surmonter les coûts élevés de la fabrication additive », ajoute le professeur.
Un autre élément qui a également prévalu dans les échanges entre TBGA et les entreprises cette année est la volonté de ces dernières de faire moins cher, mieux et plus vite avec la FA – contrairement aux années précédentes où l’intérêt était uniquement d’utiliser la FA. À l’époque, la seule question était alors : « qu’allons-nous fabriquer » ? Je peux me tromper, mais pour moi, le fait de demander si cela peut être fait moins cher, mieux et plus rapidement pourrait impliquer que les utilisateurs ne sont plus au niveau de la pré-production. Ils ont commencé à explorer les éléments qui influencent la production et cherchent à remettre en question le statu quo de la technologie. Il s’agit de trouver une meilleure façon d’améliorer les performances de son produit.
« L’autre chose que nous avons beaucoup remarquée depuis la pandémie, c’est la volonté des entreprises d’utiliser la FA pour réduire les risques. Beaucoup d’entreprises fabriquent dans des régions éloignées et cherchent maintenant un plan pour atténuer ce risque. Je dis toujours aux gens que si vous êtes le CEO d’une entreprise et que vous ne pouvez pas répondre à cette préoccupation, vous allez être licencié. Cela ne signifie pas que vous devez répondre immédiatement à la question, mais que vous devez au moins avoir cette conversation », poursuit M. Barnes.
S’il pense que ces deux questions continueront à alimenter les conversations l’année prochaine, il espère également qu’en termes d’adoption, l’utilisation de la technologie connaîtra une forte progression dans l’industrie automobile haut de gamme (des véhicules électriques) et dans le secteur de la réparation. Cela ne tient pas compte du fait que les problèmes liés à la chaîne d’approvisionnement, à l’inflation et à d’autres questions énergétiques continueront à inciter les gens à explorer de nouvelles solutions – et pour cela, « nous avons besoin de plus de cerveaux », [indépendamment de leur sexe et de la couleur de leur peau], conclut Barnes.
Cet interview a initialement été publié dans le numéro de Novembre/Décembre de 3D ADEPT Mag.
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