Alors que le marché B2C de l’impression 3D est en berne, les applications industrielles infinies de cette technologie font d’elle une révolution pour l’industrie.
D’après l’entreprise d’études de marché IDC, le secteur de l’impression 3D devrait enregistrer une croissance annuelle de 27 % pour atteindre 26,7 milliards de dollars sur les trois prochaines années. À titre de comparaison, le marché équivalait à 11 milliards en 2015. Sa croissance sera principalement entraînée par l’Europe de l’Ouest, l’Asie et les États-Unis. Ces trois blocs concentraient 60 % des investissements réalisés dans l’impression 3D en 2014, un chiffre amené à grimper jusque 70 % en 2019. La Chine deviendrait d’ailleurs leader de l’impression 3D dans le domaine industriel, à qui IDC attribue la raison principale de la croissance du marché. « L’impression 3D est un pilier pour la fabrication de produits différenciés dans l’automobile ou l’industrie spatiale, et ce depuis plusieurs années. Cependant au cours des 3 dernières années, la baisse du prix des imprimantes 3D ainsi que la possibilité de créer des matériaux abordables ont largement ouvert cette technologie aux secteurs de l’éducation, de la santé et au marché B2C. », confiait Christopher Chute, vice président Consumer Insight and Analysis chez IDC, au magazine 3Dprint.com en janvier dernier.
Le marché B2C délaissé par les acteurs de l’impression 3D
Cependant, les deux dernières années invitent à mettre en perspective ces prévisions de croissance mirobolantes. Et pour cause, les cours des actions des deux leaders du marché de l’impression 3D, 3D Systems et Stratasys ont souffert en 2014 et en 2015 en raison d’un manque de traction du côté du marché B2C. « Les applications B2C de l’impression 3D ont placé cette technologie sous les projecteurs. La couverture presse des dernières années a été bénéfique pour la démocratisation de cette technologie. De nombreuses start-ups se sont créées. En revanche, cela a entraîné beaucoup d’attentes. Or les machines disponibles sur le marché aujourd’hui, qui coûtent quelques centaines de dollars et sont destinées à un usage privé, ont un degré de fiabilité variable. Elles peuvent fonctionner pendant plusieurs mois, parfois moins et elles ne sont pas garanties. Ces imperfections techniques ont généré de la frustration côté consommateur. Et l’impact sur le marché est réel. Des acteurs se sont d’ailleurs retirés du marché B2C », explique Julien Rouillac, lead designer chez 3D Systems à San Francisco.
Rebooster la compétitivité de l’industrie spatiale
Les entreprises d’impression 3D se sont naturellement recentrées sur les applications industrielles de cette technologie. L’industrie spatiale américaine s’est d’ailleurs emparée du sujet. Dès la fin de la guerre froide, la production nationale de fusées spatiales a été délaissée au profit d’importations depuis la Russie. Afin de réduire la dépendance aux fusées russes, la NASA investit massivement dans des techniques de pointe mêlant modélisation par ordinateur et impression 3D. Un générateur de gaz, qu’il faut quinze mois pour construire par le biais des méthodes d’assemblage traditionnelles, pourrait ainsi être imprimé en quinze jours, réduisant le coût de 70%. La fabrication par empilement de couches successives, propre à l’impression 3D, permettrait également de réduire considérablement le poids de l’appareil, libérant de l’espace pour davantage de charge utile.
Les prothèses, premier terrain de jeu de l’impression 3D dans le domaine médical
Dans le domaine médical, notamment des prothèses, plusieurs initiatives ont vu le jour. En 2013, déjà, la Mayo Clinic, fédération hospitalo-universitaire de renommée mondiale, commençait à s’aider de l’impression 3D pour la création de hanches artificielles. Enable, une association créée par le le chercheur américain Jon Schull, développe des prothèses de main imprimées en 3D à destination des personnes handicapées. Entièrement gérée par des bénévoles internationaux, tous impliqués dans une démarche de démocratisation de l’impression 3D à des fins médicales, Enable permet ainsi à des personnes handicapées en besoin d’assistance d’être équipées à moindre coût. La start-up OpenBionics, basée à Bristol, tout droit sortie de l’accélérateur américain Disney Research, propose quant à elle des prothèses de main imprimées par le biais d’une approche similaire à Enable : l’open source. Quant aux médicaments, la Food and and Drug Administration (FDA, l’autorité régulatrice des produits alimentaires et médicamenteux aux États-Unis) a donné son accord pour la commercialisation du Spritam, un médicament fabriqué par impression 3D qui intervient dans le traitement de l’épilepsie. Ici, l’impression 3D sert principalement le confort du patient. Elle rend en effet possible la concentration en un seul comprimé d’une forte dose médicamenteuse afin d’éviter l’ingestion de multiples médicaments. Aussi, cette technologie permet d’augmenter les capacités de dissolution du médicament. Ce qui facilite d’autant plus la prise de traitement lourd.
3D Systems investit largement le secteur médical
Une révolution pour le secteur médical tout entier ?
Aujourd’hui, les tendances observées se confirment. Selon Julien Rouillac, la chirurgie, en particulier la planification chirurgicale, constitue aujourd’hui le foyer le plus porteur suivi de près par le domaine dentaire. « Avec l’impression 3D, nous sommes capables de recréer des outils pour réaliser des découpes ultra précises d'os mais aussi de travailler sur des éléments microscopiques comme des séquences de l’ADN ». L’impression 3D vient résoudre le défi de la personnalisation dans la santé. Et pour cause, elle fait fi de la difficulté rencontrée par les méthodes de fabrication industrielles traditionnelles de mettre au point des produits propres à chaque corps et chaque organisme en développant rapidement des pièces uniques. « Le reconstruction d’un visage est une opération chirurgicale extrêmement lourde pour le patient et qui nécessite la présence de plusieurs médecins spécialisés. Or ceux-ci sont très rares. Avec l’impression 3D, une fois le visage du patient scanné, nous pouvons créer des brochures sur mesure qui permettront aux pièces du nouveau visage d’être maintenues ensemble. Cette technologie permet aussi à tout type de chirurgiens de s’entraîner et d’atteindre la dextérité requise pour ce type d’opération », détaille Julien Rouillac. Quant à l’impression 3D de tissus vivants, sujet fétiche de la start-up californienne Biobots et de nombreux chercheurs américains à l’instar d’Anthony Atala, le lead designer de 3D Systems se montre plus mesuré : « Travailler sur du vivant implique de se heurter aux organes de régulation, à commencer par la Food and Drug Administration. 5 à 10 ans sont nécessaires pour que ces technologies puissent parvenir sur le marché. Espérons que les fonds d’investissement puissent soutenir ces start-ups sur le long terme pour que leurs projets aboutissent ».
Des bénéfices pour l’automobile, l’énergie et ... la restauration
L’impression 3D a également conquis l’automobile en commençant par un secteur de niche celui de la formule 1. Grâce à l’impression 3D, il est possible de créer des moteurs plus légers et plus performants. « Cette technologie se plie particulièrement bien à la formule 1 puisque les écuries présentent des modèles uniques de voiture pour chaque course », explique Julien Rouillac. Pour l’heure, la voiture grand public n’a pas encore été impactée par l’impression 3D mais ça ne saurait tarder. Renault a déjà recours à cette technologie pour les phases de crash tests, autrefois coûteuses. « Les voitures sont de plus en résistantes mais elles deviennent en parallèle complètement électroniques. Aujourd’hui il faut un ordinateur pour pouvoir réparer un modèle récent de voiture endommagée ce qu’autrefois on pouvait faire soi-même. On pourrait imaginer que bientôt les garagistes auront à leur disposition une imprimante 3D pour remplacer certaines pièces », poursuit Julien Rouillac.
L’impression 3D permet de créer des pièces complexes en gommant la phase d’assemblage, ce qui bénéficie largement à l’industrie énergétique. « L’impression 3D traite de la même manière les formes simples et les formes complexes. Si au lieu de disposer de plusieurs pièces détachées que l’on doit assembler ensemble, on peut réussir à imprimer l’objet final en une seule fois, les travailleurs gagnent du temps. Dans le cas du secteur énergétique, cela peut éviter des travaux à risques dans les centrales nucléaires par exemple. », explique Julien Rouillac.
Collier tiré de la collection de bijoux imprimés en 3D, Julien & Desirée (crédits photo: Desirée Pfeiffer)
L’impression 3D permet également des gains de coûts considérables. En optique, alors qu’il faut aujourd’hui réaliser à la main la découpe de verres de lunettes comme l’assemblage de la monture et des verres, l’impression 3D pourrait permettre d’imprimer en une seule fois non seulement les verres à la bonne taille et à la bonne épaisseur mais la lunette toute entière en une seule fois. « En réalisant des lunettes faites d’une seule et même pièce, l’impression 3D rassemblerait ainsi des maillons de la chaine de production. Il s’agirait aussi de pouvoir réaliser des lunettes adaptées à la forme du visage de l’individu. Avec l’imprimante la plus récente de 3D Systems, il serait possible d’imprimer une paire de lunettes toutes les minutes avec une résolution de 24 microns », détaille Julien Rouillac.
Enfin, en jouant sur les matériaux, l’impression 3D peut permettre à certaines industries d’explorer de nouveaux horizons créatifs. La joaillerie en fait un candidat parfait. Julien Rouillac a d’ailleurs co-créé avec la photographe de mode Desirée Pfeiffer une collection de bijoux entièrement imprimés en 3D. Dans la restauration, cette technologie offre la promesse de créer de nouvelles textures. « Nous travaillons avec des grands chefs étoilés pour développer de nouveaux produits avec pour objectif de donner naissance à des expériences culinaires novatrices. Le sucre et le chocolat, par exemple, sont des ingrédients idéals pour confectionner des sculptures imprimées en 3D. Pour l’industrie agroalimentaire, nous essayons de fabriquer des confiseries à base de chocolat grâce à l’impression 3D dont la particularité est d’imprimer par couche successive. Ici, l’objectif est de baisser les coûts de fabrication. L’industrie agroalimentaire n’a pas beaucoup évolué depuis la dernière révolution industrielle et l’impression 3D pourrait initier un véritable changement. Mais il faut auparavant vérifier que ces produits soient en accord avec les règlementations sanitaires », développe Julien Rouillac.
Des défis perdurent
L’impression 3D présente donc des applications prometteuses pour l’industrie dans son ensemble. Cependant des défis subsistent. Le prix des imprimantes 3D industrielles oscille aujourd’hui entre 50 000 et plusieurs millions de dollars. L’acquisition d’une machine constitue ainsi un coût d’investissement conséquent pour une entreprise, une décision qui doit être mûrie selon Julien Rouillac : « À 3D Systems, nous essayons d’évaluer avec le client si l’impression 3D constitue la méthode industrielle de production la plus intéressante d’un point de vue économique, avant de conseiller un achat. L’impression 3D doit être vu comme un véhicule qui permet la création de formes complexes de manière répétitive et rapide. Si elle peut répondre aux besoins précis d’un industriel et peut permettre de réaliser des économies d’échelle alors l’investissement en vaut la chandelle ».
La rapidité d’exécution, qui est un caractère essentiel de la manufacture industrielle, ainsi que la qualité et la précision d’impression sont autant de paramètres sur lesquels l’impression 3D doit encore progresser aujourd’hui. De surcroît, la nature du matériau imprimé peut également être sujet à évoluer : « Aujourd’hui, grâce à la technique de stéréolithographie (SLA), nous sommes capables de recréer un matériau quasiment similaire au plastique. Or certains partenaires commerciaux souhaiteraient que nous puissions répliquer les mêmes matériaux que nous savons créer traditionnellement », commente Julien Rouillac.
Enfin selon Julien Rouillac, la prochaine étape à franchir par l’impression 3D réside dans la capacité des imprimantes à créer des objets comportant des surfaces molles comme des surfaces solides, en une seule et même fois. L’industrie textile, à commencer par la lingerie ! – pourrait bénéficier en premier lieu de cette technologie.
En somme, certes le marché B2C de l’impression 3D tend à faire apparaître cette technologie comme un gadget dont les bénéfices resteraient limités. Pourtant, ses applications pour l’industrie automobile, spatiale, médicale, textile et agroalimentaire s’avèrent une véritable aubaine pour les entreprises. Au delà de l’impact financier, l’impression 3D ouvre des perspectives supplémentaires en matière de créativité et donne naissance à une nouvelle façon de penser le design et la fabrication de produits.
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