Magazine
Now Reading
La fabrication additive en 2017

La fabrication additive en 2017

by Gaëtan Lefèvre2 mars 2017
Partage :

Dans un paysage en développement constant, A3DM Magazine s’est intéressé aux attentes, pour 2017, dans le domaine de la fabrication additive. Après une année 2016 riche, où les grandes entreprises ont démontré, une nouvelle fois, le potentiel de cette technologie, nous présentons l’état de l’art de la fabrication additive pour cette nouvelle année.

Par Giorgio Magistrelli, expert en fabrication additive, gestionnaire d’entreprise et de projets.

 

L’année 2016 a été très riche pour les acquisitions et les financements des entreprises actives dans le secteur de la fabrication additive. Formlabs, par exemple, a récolté 35 millions de dollars de financement auprès d’investisseurs tels que Foundry Group, DFJ Growth, Pitango Venture Capital, Pascal Cagni, tout en débutant une collaboration stratégique avec Autodesk. Parallèlement, Desktop Metal a également levé un total de fonds propres de 99,76 millions de dollars auprès de neuf investisseurs, dont 52 millions de dollars en juillet 2016, principalement de GE Ventures et Saudi Aramco. Carbon, anciennement Carbon 3D, a récolté, en 2016, 81,8 millions de dollars, attirant des entreprises comme Google Ventures, Autodesk, BMW, Sequoia Capital, General Electric, Nikon et JSR. La société a réussi ce pari grâce, notamment, à son nouveau procédé « CLIP » (Continuous Liquid Interface Production — production continue à interface liquide) qui permet d’imprimer des objets complets en moins de dix minutes. XJet a levé 56 millions de dollars comprenant un investissement de 25 millions d’Autodesk et du fonds privé israélo-chinois Catalyst CEL. Glowforge, quant à elle, a obtenu un financement de 32,3 millions de dollars des principaux investisseurs Foundry Group et True Ventures pour développer son imprimante laser 3D. D’autres grands acteurs du marché ont également été très actifs pendant cette année 2016. General Electric (GE) a continué son développement dans divers secteurs comme l’aéronautique, la santé, le pétrole, le gaz, l’énergie et les énergies renouvelables ainsi que le transport. Le groupe joue maintenant un rôle crucial dans le secteur de la fabrication additive. Il a également investi 1 milliard de dollars pour l’acquisition de 76,15 % d’Arcam AB, société suédoise basée à Mölndal (qui a inventé la machine de fusion par faisceau d’électrons métallique), et de Concept Laser GmbH, qui conçoit et fabrique des machines laser à base de poudre pour les industries aérospatiale, médicale et dentaire. GE a également tenté un achat provisoire de 75 % de SLM Solutions Group. Si celui-ci a échoué, la société a investi environ 1,5 milliard de dollars dans les technologies de fabrication additive du Centre de recherche mondial (GRC). Enfin, elle a développé des applications additionnelles dans six secteurs internes d’activité. Elle a créé de nouvelles applications de services dans l’ensemble du groupe et possède 346 brevets relatifs au processus de fabrication additive métallique en poudre.

Une autre acquisition a marqué l’année 2016, celle de l’achat par Siemens Power & Gas Division de 85 % de Materials Solutions, un service spécialisé utilisant la technologie DMLS (Direct Metal Laser Sintering) d’EOS, pour produire des composants métalliques performants. L’une des spécialités de Materials Solutions consiste à fabriquer des pièces de turbomachines, en particulier celles des turbines à gaz, résistantes à de fortes températures, où la précision, la finition de surface et les matériaux de haute qualité sont essentiels pour la performance. La société a ainsi développé ses propres procédés pour plusieurs métaux, comme la tête de brûleur (figure 1). Siemens a aussi signé des partenariats avec deux géants du secteur de la fabrication additive : Stratasys et Materialise.

1- Tête de brûleur par Materials Solutions – crédit photo : Siemens

L’impact sur le développement technologique

Alors que les technologies et les matériaux sont directement liés, A3DM Magazine s’est intéressé, pour évaluer les tendances 2017, au troisième facteur clé de développement que sont les secteurs d’utilisation et les applications (figure 2). Le marché des imprimantes 3D de bureau (< 5 000 dollars) a connu une croissance soutenue depuis 2007. Selon le rapport Wohlers 2016, ce secteur a connu 70 % de croissance en 2015, avec 278 385 unités de bureau vendues, contre 12 558 machines industrielles, ce qui représente en revanche environ 80 % en termes de valeur de ventes. Si l’on compte un petit millier de producteurs d’imprimantes de bureau dans le monde, les fabricants de systèmes industriels sont bien moins nombreux. Cependant, leur nombre a doublé entre 2011 et 2015, passant respectivement de 31 à 62. Toutes les prévisions actuelles annoncent un développement régulier pour les prochaines années. L’automobile, l’aérospatiale et le médical resteront les principaux secteurs d’application. Toutefois, de nouveaux secteurs vont émerger. Le secteur des métaux précieux représente le segment le plus prometteur, pour 2017 et les années à venir, avec 88 millions de dollars et 32 producteurs tiers de poudres métalliques contre 23 producteurs de matériaux polymères.

2- Les trois facteurs clés du développement de la fabrication additive

Selon une enquête récente réalisée par Ernst & Young, tous les secteurs indiquent, en moyenne, 15 à 20 % de la croissance attendue pour l’adoption des techniques de fabrication additive au cours des prochaines années. Cette étude porte sur 900 entreprises, opérant dans neuf industries (aérospatiale, automobile, biens de consommation, logistique et transport, ingénierie mécanique, commerce en gros et en détail ainsi que d’autres services), dans douze pays (Autriche, Belgique, Chine, Danemark, France, Allemagne, Pays-Bas, Corée du Sud, Suède, Suisse, Royaume-Uni et États-Unis).

Secteurs industriels utilisateurs de la fabrication additive aujourd’hui, et dans le futur si l’adoption prévue est réussie.

Les entreprises et les technologies à suivre en 2017

La définition de la fabrication additive est universellement acceptée et approuvée par les principaux organismes de normalisation. Pour comprendre les relations entre les procédés (photopolymérisation en cuve, extrusion de matériaux, jet de matériaux, jet de liant, fours à poudre, dépôt d’énergie dirigée et laminage de feuilles), les matériaux (plastique, composite, métal, cire et autres) ainsi les entreprises fournisseurs de systèmes, nous vous proposons la figure 3, réalisée par 3D Hubs.

Pour réaliser un état de l’art sur cette année 2016 et pouvoir observer l’année 2017, en tenant compte des leaders établis et des nouveaux venus, A3DM Magazine suggère donc quelques entreprises à suivre de près.

3 – Fabrication additive matériaux et entreprises – 2017 – source 3DHubs

Comme nous l’avions déjà présenté en 2016, à la fois dans les anciens numéros d’A3DM Magazine et sur notre site Internet, la société Stratasys confirmera son positionnement avec les machines Infinite-Build 3D Demonstrator et Robotic-Composite 3D Demonstrator. Vous pouvez retrouver les informations concernant ces machines sur ici.

La société Hewlett-Packard (HP) développe son offre d’imprimantes 3D commerciales, notamment avec la machine HP Jet Fusion 3D Printing Solution (figure ci-dessous), avec un prix de départ autour de 120 000 dollars. Cette technologie pourrait — selon les déclarations de la société — « produire des pièces de qualité supérieure, jusqu’à dix fois plus rapidement qu’avec les systèmes d’impression 3D actuels, tout en diminuant de moitié les coûts de production ». Les matériaux sont également indiqués à des prix compétitifs et — ce qui semble être un des critères importants pour les utilisateurs finaux — avec une approche de plate-forme ouverte. HP a également su développer des partenariats importants avec des fournisseurs de poudres compatibles comme Evonik, BASF, Arkema et Lehmann & Voss & Co. General Electric a récemment annoncé que son département GE Additive collaborerait avec GE Capital pour vendre et financer des machines de fabrication additive métallique. GE Capital développe ainsi une gamme de solutions financières personnalisées pour ses clients. Ces solutions permettront aux consommateurs de GE Additive d’accéder à des solutions de financement stratégiques et flexibles pour acquérir cette technologie de fabrication transformatrice dans les pays du monde entier.

Arcam et sa machine EBM S400 (figure ci-dessous) pourraient être non seulement le point d’arrivée, mais aussi le point de départ de l’acquisition et de la stratégie de GE, qui influenceront les produits et les développements technologiques avec un accent particulier sur l’aérospatiale et le secteur médical.

Carbon (figure ci-dessous), grâce à la technologie CLIP, (Continuous Liquid Interface Production — Production continue à interface liquide) pourrait être la surprise de l’année 2017, particulièrement en ce qui concerne les applications de soins de santé et les exigences spécifiques pour la personnalisation de masse.

Nano Dimension, une société technologique axée sur l’impression électronique en 3D et la nanotechnologie, vient de présenter au CES un nouveau système d’impression multimatériaux pour circuits électroniques : le Dragonfly 2020 3D PCB (cartes de circuits imprimés — figure ci-dessous). Cette imprimante réalise des prototypes à partir des conceptions en quelques heures. Nano Dimension vise le marché mondial du circuit imprimé, des PCB, qui devrait atteindre 93 milliards de dollars d’ici à la fin de l’année 2017, selon une étude de BPA Consulting.

En termes de nouvelles technologies, l’imprimante 3D XJet apporte sur le marché une façon novatrice de créer des pièces métalliques. La machine, appelée « XJet » (figure ci-dessous), possède la technologie Nano- Particle Jetting (NPJ). Alors que la plupart des technologies de fabrication additive métal utilisent une poudre qui est frittée ou fusionnée pour créer des pièces couche par couche, la XJet utilise un jet d’encre (procédé par jet de matière), semblable à une imprimante 2D, mais déposant des nanoparticules de métal sous forme d’encre. Ce procédé permet ainsi de créer une couche ultra-mince de gouttelettes contenant des nanoparticules métalliques ou nanoparticules de support. Celles-ci sont déposées sur le plateau de construction du système, produisant des pièces métalliques avec la facilité et la polyvalence de l’impression jet d’encre sans compromettre le résultat.

Il existe d’autres fabricants d’équipements, créant leurs propres procédés et possédant un service interne de R&D, comme Alcoa qui a agrandi son centre technique près de Pittsburgh, aux États-Unis. Cette société travaille sur les matériaux et les procédés de fabrication additive pour les applications dans l’aérospatiale, l’automobile et le secteur médical, tout en donnant une importance capitale à son processus hybride exclusif, appelé « Ampliforge ». Celui-ci combine la fabrication de métaux additifs et traditionnels. Alcoa possède plus de vingt ans d’expérience dans le domaine de la fabrication additive, principalement en construisant des outils, des moules et des prototypes 3D.

Le producteur d’aluminium UC RUSAL, basé en Russie, et Sauer GmbH, société du groupe DMG MORI, codéveloppent une technologie de fabrication additive industrielle pour l’aluminium et les alliages d’aluminium. Cette technologie sera utilisée pour concevoir des pièces pour les secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile et de la machinerie.

Cytosurge, une spin-off de l’ETH Zurich, développera en 2017 son offre d’une nouvelle génération d’outils pour inspirer des applications innovantes pour la nanotechnologie, la fabrication additive, les sciences de la vie et la biologie unicellulaire. L’entreprise suisse a développé la technologie brevetée FluidFM pour l’impression 3D en micro métal.

ExOne a réalisé son principal succès en 2016 avec la réalisation par impression 3D de la plus grande et la plus complexe pièce de titane pour usage commercial. Cette réalisation ouvre la voie à l’année 2017 à des projets encore plus ambitieux. Selon SmarTech, un think tank spécialisé en fabrication additive, « le marché de l’impression 3D en métal est encore loin d’être à maturité ». Il prévoit « que l’impression titane deviendra la plus grande opportunité pour les matériaux métalliques en fabrication additive au cours des dix prochaines années ».

D’autres multinationales bien connues entrent également dans le champ de la fabrication additive et devront être prises en considération au cours de l’année 2017 : Lenovo, Polaroid, Toshiba, Mattel, Canon et Ricoh.

SOFIA parmi les tendances françaises à venir

Récemment présenté par le joint-venture Fives Michelin Additive Solutions, SOFIA (« Solutions pour la fabrication industrielle additive métallique ») est un programme de recherche appliquée pour la fabrication additive métallique, axé sur l’ensemble de la chaîne de valeur : poudres, équipements et procédés de production. Doté d’un budget de plus de 50 millions d’euros, le projet SOFIA est financé par la région Auvergne-Rhône-Alpes ainsi que par la Bpifrance. Ce projet est un ambitieux programme de recherche de six ans, ayant pour but de développer des technologies pouvant être utilisées pour fabriquer des pièces robustes à des prix compétitifs, permettant surtout de répondre aux exigences de l’industrie aéronautique.

Le projet se concentre sur quatre domaines clés :

  • le perfectionnement des poudres métalliques ;
  • l’amélioration de la productivité des machines en fabrication additive, notamment en optimisant les couples matériau / procédé et le développement de nouvelles sources d’énergie ;
  • la conception de nouvelles gammes de pièces avec des caractéristiques techniques et économiques optimisées, dans une perspective de continuité numérique ;
  • l’élargissement de la connaissance des risques HSE (santé — sécurité — environnement) liés à la fabrication additive métallique.

Le programme est animé par des acteurs industriels comme Aubert & Duval, ESI Group, FusiA, Michelin, Safran, Volum-e, Zodiac Aerospace, le CNRS et des universités de recherche : université Paris-Diderot, université Paris-Sud, université Pierre-et-Marie-Curie — Paris VI.

Enregistrer

About The Author
mm
Gaëtan Lefèvre

Leave a Response