Nous suivre Industrie Techno

La production devient instantanée

CHARLES FOUCAULT cfoucault@industrie-technologies.com

Sujets relatifs :

,
Après avoir envahi les bureaux d'études, les imprimantes 3D vont arriver dans nos maisons ! Bien plus qu'un gadget, cette technologie pourrait nous permettre de produire à moindre frais des objets éphémères ou des pièces de rechange de petites dimensions... à condition que l'industrie joue le jeu en acceptant de vendre aux particuliers des fichiers CAO plutôt que des produits finis.

Papa, papa, ma voiture téléguidée est cassée ! Une scène qui pourrait tourner au drame, des larmes pourraient couler tout le week-end alors que chaque tentative de retrouver la pièce défaillante est vaine... Mais non, le papa reste serein : « Du calme, je vais te l'imprimer ta barre de direction. Attends juste que maman ait fini de fabriquer les assiettes des invités de ce soir et la nouvelle coque de mon portable. » Science-fiction ? Pas tout à fait. Avec l'avènement des imprimantes 3D, qui permettent de fabriquer des objets rapidement, ce récit pourrait prendre corps plus vite qu'on ne le pense. En devenant de moins en moins chers et en se démocratisant, ces systèmes de fabrication à la demande vont bouleverser totalement le mode de production des objets aux dimensions réduites.

Du prototypage rapide à la fabrication directe

Les technologies existent : elles permettent, sans outillage et dans un temps plus court que les techniques classiques, de matérialiser un objet modélisé en 3D. Contrairement à l'usinage, ces méthodes (dites additives) fonctionnent par ajout de matière. Elles fabriquent, couche par couche, le produit final en déposant ou en agglomérant le matériau (voir notre infographie page 34). Après l'arrivée de la stéréolithographie à la fin des années 1980, les procédés se sont multipliés : extrusion de matière, frittage de poudres polymères ou métalliques, flashage couche par couche ou encore dépôt d'un liant sur une poudre. Elles ont permis aux industriels d'obtenir rapidement des prototypes pendant la phase de développement d'un produit en leur évitant de devoir concevoir un moule ou tout autre outillage.

Aujourd'hui, ces méthodes de prototypage rapide ne sont plus uniquement utilisées pour faire des pièces d'aspect. Elles produisent désormais des pièces fonctionnelles déjà utilisées par l'aéronautique ou la médecine. Le « prototypage rapide » devient ainsi peu à peu la « fabrication directe ». L'intérêt de ces méthodes rapides - quoiqu'encore coûteuses - se dévoile dans la production de pièces individualisées ou de petites séries. L'entreprise Poly-Shape fabrique ainsi, sur mesure, des prothèses biocompatibles grâce à un procédé de frittage laser. L'image 3D obtenue d'après le scanner du malade est le guide du laser de la machine de frittage. Les prothèses qui en sont issues sont parfaitement adaptées. Dans la région lyonnaise, la société Narval produit de son côté des orthèses contre le ronflement et l'apnée du sommeil. La conception et fabrication assistées par ordinateur (CFAO) de ces sortes d'appareils dentaires salvateurs de mariages se fait à partir de la numérisation de l'empreinte des mâchoires du patient réalisée chez le dentiste. Si les praticiens se trouvent à des milliers de kilomètres, ils peuvent simplement envoyer leurs fichiers à Narval qui leur enverra le produit personnalisé.

Des machines bientôt à la portée du grand public

Avec le temps, des machines de plus en plus petites et de moins en moins chères arrivent sur le marché. Ces outils, qui étaient jusqu'alors l'apanage des grands industriels, se multiplient aujourd'hui dans les PME, les bureaux d'études, les cabinets d'architectes et de design. Elles réduisent les temps de conception et de développement en donnant une possibilité économique et rapide de concrétiser l'objet à l'étude. Facturé 50 000 euros minimum il y a cinq ans, certaines machines sont désormais vendues 10 000 euros seulement (uPrint, V-Flash) et tiennent sur un bureau. 3D Systems promet sa Desktop Factory à moins de 5 000 dollars d'ici peu. Même Hewlett-Packard s'y met. Le leader sur le marché des imprimantes personnelles a signé un contrat avec le leader sur le marché de l'impression 3D : Stratasys. Une imprimante 3D couleur estampillée HP, fortement inspirée de la uPrintplus, devrait arriver sur le marché dès mai 2010. Encore moins chers, des kits pour monter soi-même une imprimante 3D à extrusion de polymères existent à partir de 750 dollars (Makerbot, Rep-rap, Fab@home). Dites open-source et utilisées, pour la majorité, dans les universités, ces machines peuvent répliquer une grande partie des pièces qui les composent. Les matériaux utilisés par toutes ces machines low-cost sont de l'acrylate ou des poudres plastiques composites agglomérées par un flash UV ou halogène.

« Pour que l'impression 3D à domicile se généralise, il faudra également que les particuliers puissent générer des fichiers 3D », note Benoit Verquin, ingénieur d'affaires en charge du prototypage rapide et de la fabrication directe pour le Cetim. Là aussi, les choses changent. Si les logiciels de CAO types Catia, Solid Works ou Auto-Cad sont chers et peu conviviaux pour le néophyte, les éditeurs font des efforts. Sketchup de Google, 3DVia Shape de Dassault Systèmes et Wings3D, téléchargeables gratuitement, offrent à chacun la possibilité de se lancer dans la production de fichiers CAO de par leur utilisation simplifiée. De nombreux formats de fichiers existent mais la norme depuis la fin des années 1980 pour la fabrication additive est le STL (pour stéréolithographie). Dans ce format, les surfaces sont définies par un ensemble de triangles les uns à côté des autres, décrit par la position de leurs sommets et une normale pointant vers l'extérieur de la matière.

En plus de ces logiciels à la portée de tous, les scanners - qui permettent de modéliser un objet - deviennent également accessibles. Le David Starter kit, open source également, est vendu 399 euros, le NextEngine 2 210 euros. Le principe est simple : l'analyse simultanée d'un objet par une caméra et un faisceau laser permet de le modéliser en 3D et d'en faire un fichier CAO. Les pièces rares, faites main ou qui ne sont plus fabriquées peuvent ainsi être reproduites.

Un scanner peu cher, un logiciel de CAO accessible et une imprimante 3D abordable. C'est bon, je peux déjà fabriquer à la maison ? Dans l'absolu oui, mais selon Julien Markarian, le directeur de Cadvision, fournisseur d'imprimantes 3D, « la qualité des objets sortant des imprimantes 3D low-cost peut satisfaire les besoins du designer qui veut se faire une idée sur son produit mais ne répond pas encore aux attentes très élevées des particuliers ». Les pièces qui en sortent sont encore plus fragiles que des pièces injectées en plastique et leur durée de vie est limitée si elles sont utilisées à autre chose que la décoration du rebord de la cheminée. Et si 10 000 euros est une dépense acceptable pour une PME, cela reste une somme conséquente pour un particulier.

Déjà des prestations à la carte

Malgré tout, un modèle économique est en train de voir le jour. « Des prestataires de service commencent à réaliser des pièces à la demande », explique Benoit Verquin. Les sociétés proposant ce service utilisent des machines de fabrication directe évoluées. Loin des low-cost de bureau, elles valent entre 50 000 et 220 000 euros. Certaines machines de la marque Objet Geometries associent même la résine et le caoutchouc, ce qui permet l'obtention de parties molles et de parties dures. Celles vendues par ZCorporation utilisent, elles, des poudres qui peuvent ressembler à du plâtre ou à des élastomères. Elles fabriquent des objets colorés puisque les têtes d'impression injectent de la colle de différentes couleurs.

Ainsi FigurePrints réalise en impression couleur 3D les personnages des aficionados du jeu en ligne World of Warcraft à partir des données du jeu en ligne. Print Value fait de même et élargit le champ aux autres jeux vidéos, à l'architecture ou à tout objet pour lequel on dispose de photos sous plusieurs angles. Shapeways, Materialise et Sculpteo fabriquent et envoient les créations 3D des designers du dimanche déposées sur leur site Internet. Le mouvement est en marche. Mais il faudra encore patienter cinq à dix ans pour voir une usine trôner sur le coin de nos bureaux.

RELIEF

Près de 4 000 imprimantes 3D ont été vendues en 2008, plus du double sera vendu en 2015.

C'EST FABRIQUÉ PRÈS DE CHEZ VOUS !

LES FIGURINES DU JEU WORLD OF WARCRAFT Par agglomération de poudre grâce à des colles colorées, un service FigurePrints. LES ORTHÈSES DE NARVAL Elles sont fabriquées sur mesure par frittage laser de poudre thermoplastique. Elles empêchent le ronflement et l'apnée du sommeil. LES LUMINAIRES DE MATERIALISE.MGX La société belge utilise les libertés offertes par la stéréolithographie et le frittage laser pour réaliser des designs complexes. LA CHAUSSURE D'ENFANT LUDIQUE DE MONSIEUR FALTAZI Le cabinet de design nantais a fait un essai de fabrication dans une matière caoutchouc, en frittage laser, avec la société AGTX. LES POIGNÉES DE PORTE DE METALTEC INNOVATIONS Produites grâce à un procédé de frittage laser de poudres métalliques, les poignées sont personnalisées selon les goûts du client. PIÈCES DE MOULE PAR POLY-SHAPE Le frittage laser de poudre métallique a permis à la jeune société française d'y ajouter un canal pour le passage d'un liquide de refroidissement.

Vous designez, Sculpteo réalise

Des figurines articulées, des bougeoirs, des joints d'étanchéité de cafetière... sont quelques exemples parmi le millier d'objets qui ont été réalisés par Sculpteo depuis son lancement, le 18 décembre dernier. Le premier service français d'impression 3D intégralement en ligne (3e en Europe) fait le pari des marchés des objets personnalisés. Grâce à une machine couleurs Zcorp et une machine EOS, la société concrétise les oeuvres des amateurs de dessins 3D et les envoie sous quinze jours. Les internautes qui le souhaitent peuvent laisser leurs designs accessibles sur le site. Ils devraient, courant mars, toucher des royalties à chaque fois qu'un autre utilisateur commande leur objet. Pour les débutants en CAO, une interface simplifiée de création en ligne devrait également apparaître ce mois-ci. Niveau taille, la modestie reste de rigueur : le dé en couleur de 2 cm3 vaut 2,39 euros, celui de 8 cm de côté en vaut 153 ! Mais cela aussi, ils promettent de l'améliorer.

Dématérialiser l'entreprise

GÉRARD OURY RESPONSABLE COMMERCIAL DU PÔLE TECHNOLOGIES DE PRODUCTION DU CETIM

« Toutes les briques sont là : les moyens de production, les systèmes d'information et les tuyaux qui les relient. Ce qu'il manque est humain et culturel. Avant, posséder les murs d'une usine représentait une force, aujourd'hui c'est une contrainte. L'entreprise de demain sera petite, dématérialisée. Elle sera capable de s'adapter très vite au marché, de personnaliser ses produits, de faire des petites séries dans des délais très courts grâce à un réseau de fabricants réalisant directement le produit là où il sera nécessaire. À terme il est probable que la production devienne un service et le produit un fichier CAO. »

LES CHIFFRES

12 000 systèmes de fabrication additive devraient être vendus mondialement en 2015. 1 milliard de dollars, c'est le chiffre d'affaires estimé pour ce marché en 2015. 25 mm3 d'un objet imprimé en 3D coûtent aujourd'hui entre 0,75 et 1,20 euro à produire. Sources : NextGen Research, Wohlers, 3D Systems

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0920

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2010 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

[Pas à pas] Comment tirer parti de la réalité augmentée dans votre usine

[Pas à pas] Comment tirer parti de la réalité augmentée dans votre usine

Profitant des formidables progrès de l'informatique embarquée et de l'essor de l'usine 4.0, les exemples d'applications[…]

Bâtiments à énergie positive : de l'énergie à revendre

Bâtiments à énergie positive : de l'énergie à revendre

Stockae stationnaire : l'avenir est à l'hybridation

Stockae stationnaire : l'avenir est à l'hybridation

LES DONNÉES, CLÉ DE VOÛTE DE LA DOMOTIQUE

LES DONNÉES, CLÉ DE VOÛTE DE LA DOMOTIQUE

  • Nous suivre