L’Additive Manufacturing (souvent désigné 3D Printing) peut aujourd’hui concerner un très grand nombre de secteurs d’activités. Part du renouveau de l’industrie manufacturière, l’Additive Manufacturing est un parfait complément au tout connecté au sein notamment des usines d’assemblage. Voici un petit point sur ses apports, en particulier dans l’industrie manufacturière américaine.
Additive Manufacturing, Explications & Actions Entreprises aux USA
L’Additive Manufacturing désigne le processus regroupant les différentes technologies permettant de fabriquer des objets/outils en 3D. Les données proviennent de modèles 3D & sont imprimés le plus souvent couche par couche. L’Additive Manufacturing a été démocratisé ces dernières années suite à un long processus (historique) initié par des acteurs tels que 3D Systems, Stratasys ou encore le MIT (7 inventions du MIT dans l’industrie 3D Printing). Le MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) a d’ailleurs récemment proposé un “papier” pour le prochain SIGGRAPH mettant en avant le “MultiFab”. Il permettrait d’imprimer 10 matériaux différents en s’appuyant sur une même technique de scan, intelligente et évolutive, tout en gardant un coût très faible au regard des techniques utilisées.
Figure 1 : Historique de l’Additive Manufacturing (source Deloitte)
Les différentes actions gouvernementales se concentrent autour de l’Institut America Makes (ex-National Additive Manufacturing Innovation Institute) et sont dirigées par le National Center for Defense Manufacturing & Machining. Cet institut a pour vocation de regrouper et de faire collaborer les différentes parties prenantes (entreprises, universités, agences gouvernementales…) ainsi que d’accélerer l’adoption des technologies d’Additive Manufacturing et de 3D Printing. Leur dernier appel à projet (le 3ème) pour un financement total à hauteur de 18M$ regroupe 9 équipes et près de 60 différentes organisations. Les projets sont divers et sont axés sur 5 sujets spécifiques liés à l’Additive Manufacturing : design, material, process, value chain, and genome.
Un autre institut débouchant de l’initiative NNMI du gouvernement Obama est le Digital Manufacturing and Design Innovation Institute porté par l’UI Labs de Chicago. Le DMDII, supporté par le gouvernement US à hauteur de 70M$, a pour vocation de démocratiser les technologies de Digital Manufacturing (éventuellement en soutien à l’Additive Manufacturing). Exemple simple de la puissance du Digital Manufacturing, un designer peut à la fin de la création de son modèle 3D, en un seul clic et en temps réel, voir les coûts et les délais de fabrication de la pièce qu’il recherche. Au sein du DMDII, l’approche est simple: les industriels partenaires se tournent vers les laboratoires de recherches où ils exposent leurs problèmes. Vient ensuite une phase de challenge interne afin de trouver les meilleures solutions avant d’enclencher la phase projet. Vous pouvez voir les appels à projet passés et en cours sur cette page. Par ailleurs, le bâtiment est partagé entre des centres de recherche d’un côté, et un incubateur dédié sur la thématique Digital Manufacturing & Design d’un autre, ajoutant une dynamique entrepreneuriale importante et intéressante.
D’autres initiatives autour de l’Additive Manufacturing peuvent être citées telles que le centre Additive Manufacturing de l’Université de Lousiane, le Stanford Product Realization Lab ou encore l’action Rippl3D promotant les techniques et le potentiel des technologies 3D Printings auprès des plus jeunes.
Quelques exemples d’applications de technologie d’Additive Manufacturing : General Electrics, Boeing, Ford, Nike
L’industrie aérospatiale est très certainement l’industrie la plus impliquée à faire progresser les technologies d’Additive Manufacturing car elle est directement associée à des baisses de coût pouvant s’élever à plusieurs centaines de millions de dollars. Déjà évoqué lors de la précédente lettre, GE et sa “Brilliant Factory” est moteur et a déjà inclus l’Additive Manufacturing dans son process. Ainsi, leurs ingénieurs ont produit le modèle GenX d’un moteur d’avion à base d’une technique nouvelle permettant une plus grande solidité et une perte moins importante de matériaux. Une confirmation de l’importance de l’Additive Manufacturing chez GE est le très récent centre d’Auburn qui se targue d’être le premier centre de fabrication à grande échelle par technique d’impression 3D. Cette vidéo montre parfaitement l’apport de l’Additive Manufacturing chez GE.
Boeing est lui aussi très actif sur le sujet. Il y aurait pas moins de 20 000 pièces imprimés en 3D au sein de leurs avions et l’entreprise prévoit d’accentuer cette mouvance. La raison : la réduction des délais de fabrication et des coûts ainsi qu’une gestion des stocks plus efficiente. Boeing s’est associé avec Lotus afin de faire progresser, notamment, les propriétés intrinsèques des pièces imprimées. Boeing a par ailleurs plusieurs projets en cours dans le cadre de l’initiative America Makes et est leader sur le “Digital Threading of AM” (soit Cycle Digital de l’AM). Son concurrent européen, Airbus, a quand à lui notamment collaboré avec Autodesk afin d’alléger une partie de son habitacle grâce à un process de visualisation 3D ainsi qu’à un mix de différents matériaux ultra-performants.
Autre grande industrie directement impactée, l’industrie automobile. Industrie encore en crise il y a peu, l’Additive Manufacturing est un moyen pour eux de se réinventer. Cela se traduit par exemple chez General Motors par un département de Rapid Prototyping avec l’utilisation notamment des technologies de Selective laser sintering (SLS) and stereolithography (SLA). Ford a lui descendu ses coûts et délai de prototypage d’une partie moteur ultra-spécifique de 4 mois et $500 000 à 4 jours et $3000. Enfin, Bentley propose à ses clients des tableaux de bord personnalisés grâce à son département AM interne. Ces différents exemples montrent le potentiel de l’AM dans l’automobile à la fois par du rapid prototypage, de la customisation, des délais de fabrication moins importants ou encore la réduction des coûts autour du design produit. Le schéma ci-dessous montre les applications actuelles et à venir de l’AM dans l’automobile. Par ailleurs, de nouveaux acteurs tels que Local Motors ou Divergent Microfactories apparaissent avec l’ambition d’imprimer en 3D une voiture entière et quasi-entièrement réutilisable/recyclable.
Figure 3 : L’impact d’aujourd’hui & à venir de l’AM dans l’automobile.
Outre les industries lourdes, les marchés électroniques et de masse s’intéressent de plus en plus à ces nouvelles techniques. Nous pouvons prendre l’exemple du projet Google Ara, un téléphone mobile entièrement customisable et en kit. 3D Systems explique très bien, via cette vidéo, l’impact de l’AM sur ce projet. Côté équipementiers sportifs, Nike a récemment annoncé son intention à court terme d’offrir la possibilité à ses clients d’imprimer, directement chez soi, ses chaussures personnalisées notamment via un brevet récemment déposé (& aussi afin de répondre au Futurecraft du concurrent Adidas). Reebok & Under Armor, eux, utilisent ces techniques pour leurs produits Wearables.
Les possibilités autour des technologies d’Additive Manufacturing semblent à même de chambouler les plus grandes industries manufacturières que ce soit à travers le process de fabrication (design, lignes d’assemblages…) ou directement dans les produits finaux (customisation, réponses à la demande…). Le potentiel de l’Additive Manufacturing n’est plus à démontrer, il reste à savoir jusqu’où son adoption & la flexibilité de la technologie peuvent aller dans les prochaines années.
Pour aller plus loin:
Organismes
- NAMI : National Additive Manufacturing Innovation Institute. Now, America Makes.
- UI Labs : UI LABS is creating a portfolio of Labs to accelerate the deployment of innovative technology to make lives better and enhance the competitiveness of our nation and region.
- DMDII (part of UI Labs) : Digital Manufacturing and Design Innovation Institute
- UL AMCC : University of Louisiana Additive Manufacturing Competency Center
- NCDMM : National Center for Defense Manufacturing and Machining
Liens externes
- Site spécialisé sur l’Additive Manufacturing. Link
- Additive Manufacturing – The Next Industrial Revolution ? Link
- 3D Printing Future & Perspectives Dr. Phil Reeves, Vice President – Strategic Consulting – Stratasys – Talk
- Rapport Deloitte sur l’application de l’Additive Manufacturing dans l’aérospatial. Link.
- 3D Opportunity for the automotive industry. Link.
Par Gweltaz Lecoz
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