La révolution de l’impression 3D est enfin là

Le passage à la fabrication décentralisée devrait être un processus lent. Puis le coronavirus a tout changé, rapporte Fastcompany.

Alors que COVID-19 fait des ravages dans les chaînes d’approvisionnement mondiales, une tendance à rapprocher la fabrication des clients pourrait aller jusqu’à mettre des usines de fabrication miniatures dans le salon des gens.

La plupart des produits vendus dans les foyers américains portent la mention « Made in China« , mais même ceux qui portent la mention « Made in USA » ont souvent des pièces en provenance de Chine qui sont maintenant souvent retardées. La pandémie de coronavirus a entraîné la fermeture de tant d’usines en Chine que la NASA a pu observer la baisse de pollution qui en a résulté depuis l’espace, et certains produits sont de plus en plus difficiles à trouver.

[Photo : avec l’aimable autorisation de l’auteur]

Mais en même temps, il existe des conceptions numériques libres et gratuites pour la fabrication de millions d’articles avec des imprimantes 3D, et leur nombre augmente de façon exponentielle, tout comme l’intérêt pour la conception de matériel ouvert dans le milieu universitaire. Certaines conceptions sont déjà partagées pour du matériel médical à code source libre destiné à aider pendant la pandémie, comme les écrans faciaux, les masques et les respirateurs. Les conceptions de produits numériques gratuits vont bien au-delà du matériel pandémique.

Le coût des imprimantes 3D a baissé suffisamment pour être accessible à la plupart des Américains. Les gens peuvent télécharger, personnaliser et imprimer une gamme remarquable de produits chez eux, et ils finissent souvent par coûter moins cher qu’il n’en faut pour les acheter.

Du prototypage rapide à l’usine à domicile

Il n’y a pas si longtemps, la pensée dominante dans l’industrie était que la fabrication la moins coûteuse était la fabrication de masse dans des pays à faible coût de main-d’œuvre comme la Chine. À l’époque, au début des années 2000, seules les entreprises du Fortune 500 et les grandes universités de recherche avaient accès aux imprimantes 3D. Ces machines étaient des outils massifs et coûteux utilisés pour prototyper rapidement des pièces et des produits.

Il y a plus de dix ans, les brevets ont expiré pour le premier type d’impression 3D, et un professeur en Grande-Bretagne a eu l’idée intrigante de fabriquer une imprimante 3D qui pouvait s’imprimer elle-même. Il a lancé le projet RepRap – en bref, un prototype rapide autoreproductible – et a publié les modèles sous licence libre sur le web. Les dessins se sont répandus comme une traînée de poudre et ont été rapidement piratés et améliorés par des milliers d’ingénieurs et d’amateurs dans le monde entier.

 

Beaucoup de ces fabricants ont créé leur propre entreprise pour produire des variantes de ces imprimantes 3D, et les gens peuvent maintenant acheter une imprimante 3D pour 250 à 550 dollars US. Les imprimantes 3D d’aujourd’hui sont de véritables robots de fabrication additive, qui fabriquent les produits une couche à la fois. La fabrication additive s’infiltre dans de nombreuses industries.

Joshua M. Pearce et ses collègues ont observé des tendances claires, car cette technologie menace de perturber gravement les chaînes de valeur mondiales. En général, les entreprises passent de l’utilisation de l’impression 3D pour le prototypage à son adoption pour fabriquer les produits dont elles ont besoin en interne. Elles utilisent également l’impression 3D pour rapprocher la fabrication de leurs clients, ce qui réduit les besoins en matière de stocks et d’expédition. Certains clients ont acheté des imprimantes 3D et fabriquent les produits eux-mêmes.

Ce n’est pas une petite tendance. Amazon répertorie désormais le filament d’impression 3D, la matière première des imprimantes 3D, sous la rubrique « Amazon Basics« , avec les piles et les serviettes. En général, les gens économisent de 90 à 99 % sur le prix commercial d’un produit lorsqu’ils l’impriment chez eux.

Matériel de base pour imprimante 3D sur Amazon

 

Le coronavirus accélère une tendance

Nous nous attendions à ce que l’adoption de l’impression 3D et le passage à la fabrication distribuée soient un processus lent, car de plus en plus de produits sont imprimés par de plus en plus de personnes. Mais c’était avant qu’il n’y ait un risque réel que les produits ne soient plus disponibles à mesure que le coronavirus se propageait.

Un bon exemple de la forte demande de produits imprimés en 3D est celui des équipements de protection individuelle (EPI). Le National Institutes of Health 3D Print Exchange, un petit dépôt de conception de la relativité, a explosé avec de nouvelles conceptions d’EPI.

Déjà, en raison de l’impact mondial du coronavirus, 94 % des entreprises du classement Fortune 1000 voient leur chaîne d’approvisionnement interrompue, et les entreprises dépendantes d’un approvisionnement mondial sont confrontées à des choix difficiles.

La valeur des produits industriels continue de baisser car le coronavirus a fortement réduit la demande, les fabricants fermant leurs portes et les clients potentiels étant mis en quarantaine. Cela limitera l’accès des gens aux produits tout en augmentant leurs coûts.

Les perturbations des chaînes d’approvisionnement mondiales causées par les quarantaines strictes, les commandes de produits à domicile et d’autres mesures de distanciation sociale dans les pays industrialisés du monde entier offrent la possibilité d’une fabrication répartie pour répondre aux besoins non satisfaits. Il est probable qu’à court ou moyen terme, de nombreuses personnes trouveront certains produits indisponibles ou trop chers.

Dans de nombreux cas, ils seront en mesure de fabriquer eux-mêmes les produits dont ils ont besoin (s’ils ont accès à une imprimante). Les recherches de Joshua M. Pearce et ses collègues sur les chaînes de valeur mondiales ont montré que l’impression 3D avec des plastiques en particulier est bien avancée, de sorte que tout produit comportant un nombre considérable de composants polymères, même si les pièces sont flexibles, peut être imprimé en 3D.

Au-delà des plastiques

Fabriquer des jouets et des produits ménagers fonctionnels à la maison est facile, même pour les débutants. Il en va de même pour les aides à l’adaptation pour les personnes souffrant d’arthrite et pour d’autres produits médicaux et articles de sport comme les planches à roulettes.

L’impression 3D en métal et en céramique est déjà disponible et se développe rapidement pour toute une série d’articles, des implants médicaux coûteux aux moteurs de fusée, en passant par l’amélioration de produits simples fabriqués en vrac avec des supports imprimés en 3D à faible coût. Des produits électroniques et pharmaceutiques imprimables, ainsi que des articles plus volumineux comme les meubles, commencent à être disponibles ou le seront dans un avenir proche. Ces imprimantes 3D plus avancées pourraient contribuer à accélérer la tendance à la fabrication distribuée, même si elles ne se retrouvent pas chez les gens.

Il existe certains obstacles, en particulier pour l’impression 3D grand public. Le filament d’impression 3D est lui-même sujet à des perturbations dans les chaînes d’approvisionnement mondiales, bien que la technologie recyclebot permette aux gens de créer des filaments à partir de déchets de plastique. Certaines imprimantes 3D en métal sont encore chères et la fine poudre de métal que beaucoup d’entre elles utilisent comme matière première est potentiellement dangereuse si elle est inhalée, mais il existe maintenant des imprimantes en métal à 1 200 $ qui utilisent du fil de soudure plus accessible. Ces nouvelles imprimantes, ainsi que celles qui peuvent utiliser plusieurs matériaux, doivent encore être développées, et il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant que tous les produits et leurs composants puissent être imprimés en 3D chez soi.

Pensez aux puces d’ordinateur.

Lorsque ses collègues et lui (Joshua M. Pearce) ont analysé au départ quand les produits seraient disponibles pour la fabrication distribuée, nous nous sommes concentrés uniquement sur l’économie. Cependant, si le coronavirus continue à perturber les chaînes d’approvisionnement et à entraver le commerce international, la demande de produits non disponibles ou coûteux pourrait accélérer la transition vers la fabrication distribuée de tous les produits.

Joshua M. Pearce est professeur de science et d’ingénierie des matériaux, et de génie électrique et informatique à l’Université technologique du Michigan.

Via Fastcompany

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