6 marchés pour la fabrication additive

Depuis 2012, l'impression 3D ou la fabrication additive est un thème récurrent dans le calendrier éditorial de Nouvelles Graphiques. Qualifiée de technologie "disruptive", "révolutionnaire" ou encore d'innovation technologique du 21e siècle, l'impression tridimensionnelle n'a suscité que quelques soubresauts dans l'industrie graphique. Parmi les distributeurs du secteur, on se souvient des initiatives de Plantin & Tetterode, l'actuel Heidelberg Benelux, et d'Albyco. L'un s'était lancé dans la vente d'imprimantes 3D Mcor Technologies, utilisant du papier, l'autre de machines du pionnier américain 3DSystems. De son côté, le grossiste Igepa avait noué un partenariat de distribution avec le fabricant américano-israélien Stratasys. Et dans le secteur de l'impression grand format, le distributeur PantoonBenes avait créé en 2014 la société FormID à Temse qui se spécialisait entre autres dans la fourniture d'équipements pour l'impression 3D. Depuis un peu plus de six mois, FormID a fermé ses portes dans la plus grande discrétion. Même l'imprimeur Cartim a tenté de prendre sa part de gâteau dans le marché de niche de la fabrication additive en fondant l'entreprise Power Dust en 2014. Celle-ci visait le secteur dentaire avec la technologie d'impression 3D métal de 3DSystems. Aujourd'hui, tous ces acteurs ont désinvesti depuis un bon moment le marché de l'impression 3D et aucune imprimerie ne s'est diversifiée dans la technologie additive. Il y a cependant quelques exceptions: le distributeur Digital Dot, à Steenokkerzeel, et les spécialistes de la communication visuelle et de l'impression grand format 3Motion, à Zele, et Art Nzo dans le Limbourg. Digital Dot commercialise les imprimantes 3D grand format de l'Israélien Massivit 3D. Les machines de Massivit 3D visent notamment le secteur de la communication visuelle et de la fabrication scénique en permettant la fabrication d'objets de très grand format (180 x 150 x 120 cm) en sept heures. Massivit 3D a mis au point le procédé du Gel Dispensing Printing (GDP), qui consiste à extruder un polymère photosensible sous forme de gel qui durcit instantanément sous l'effet d'une lumière UV au fur et à mesure de l'impression. Avec la Massivit 1800, l'entreprise 3Motion est active sur le marché de l'événementiel, du marketing et des parcs d'attractions. Bonne et mauvaise nouvelle (la dernière): une première Massivit 1800 a aussi été installée en Wallonie l'an dernier au studio cinématographique Pix & Real à Louvain-la-Neuve. Récemment, cette entreprise a définitivement fermé ses portes sans mot dire alors qu'elle était encore en activité en juillet dernier. Son propriétaire Pascal Berger confiait alors que l'installation de la Massivit 3D par Digital Dot faisait partie d'un contrat d'un an et qu'il envisageait d'investir dans la même machine auprès d'un fournisseur en France. Malgré de nombreuses initiatives infructueuses dans le secteur graphique, le marché de l'impression 3D ne cesse de croître. Elle trouve ses principaux débouchés dans le secteur de l'aéronautique, de l'aérospatial, de l'automobile, de la santé, de la construction, mais aussi de l'art. Kris Binon, directeur général de Flam3D, explique ce qui freine les entreprises commerciales: "Les entreprises manifestent beaucoup d'intérêt, mais elles manquent encore de connaissances et ne savent pas comment exploiter la technologie." L'investissement massif que représente l'impression 3D et le coût des consommables représentent encore un frein important dans notre secteur. De plus, la technologie étant en évolution constante l'obsolescence est d'autant plus rapide. Ce sont autant de facteurs qui ralentissent la diffusion de cette technologie. L'impression 3D est bien une technologie disruptive qui participe à la 4e révolution industrielle, une révolution technologique issue de la digitalisation, que nous sommes en train de vivre. La fabrication additive est intimement liée au prototypage rapide pour le développement de produits industriels. Une imprimante 3D permet de fabriquer une pièce d'un seul bloc en supprimant les étapes d'assemblage, d'outillage et la main-d'oeuvre. Le fait de modéliser en 3D une pièce en amont permet également de visualiser et d'identifier plus facilement les éventuels défauts de conception. C'est pourquoi bon nombre d'entreprises adoptent cette technologie qui permet de faire des économies sur les coûts de conception des produits et accélérer les délais de production. Ces dernières années, on voit aussi la technologie se démocratiser dans la fabrication de biens de consommation. Des petites entreprises et des particuliers peuvent aussi accéder à cette technologie grâce aux imprimantes 3D de bureau et aux FabLabs. Dans ce sens, offrir un service de modélisation 3D est à la portée des imprimeurs déjà familiarisés avec les logiciels de conception graphique. Les fabricants américain 3DSystems et américano-israélien Stratasys sont les principaux leaders sur le segment de l'impression 3D. Mais il y a aussi des fabricants d'imprimantes 2D bien connus qui ont développé leur propre technologie de fabrication additive. Aujourd'hui, il y a donc la technologie de Massivit 3D qui trouve des débouchés commerciaux dans la communication visuelle et le grand format. Mimaki offre aussi la même technologie sous le nom Mimaki 3DGD-1800, via un accord OEM avec Massivit 3D. Pour le Benelux, Seido Systems (Wevelgem) est le distributeur des imprimantes 3D industrielles de Stratasys, notamment des systèmes grand format qui sont basés sur la technologie du dépôt de fil fondu FDM (Fused deposing Modeling). Le mode d'impression le plus utilisé dans le monde. Dans le petit format, le fabricant américano-israélien Stratasys dispose aussi d'une solution 3D couleur à jet d'encre. Elle est destinée à réaliser des pièces de haute précision avec une finition lisse et un niveau de détail élevé. Il s'agit de la technologie PolyJet qui utilise un polymère liquide. Des gouttelettes de taille microscopique sont positionnées avec précision sur la pièce à usiner. Avec cette technologie, plusieurs matériaux (jusqu'à 8) peuvent être combinés en une seule impression 3D. Par exemple, des couleurs vives avec des matériaux transparents pour des modèles réalistes de produits de consommation. Selon Steve Scheirlinckx, account manager chez Seido Systems, les machines de Stratasys se vendent bien, mais dans d'autres secteurs industriels que le secteur graphique. Des marques comme L'Oréal, Philips Lighting ou encore Tupperware utilisent la fabrication additive pour prototyper leurs produits afin de les tester sur les lieux de ventes avant leur commercialisation. Cela est possible avec le système PolyJet Stratasys J55. Certifié Pantone, il est équipé des couleurs CMJN et du transparent. Mimaki offre une autre alternative avec ses imprimantes 3D jet d'encre compactes 3DUJ-553/2207 (UV-LED). Ces solutions 3D jet d'encre polychrome permettent de produire respectivement des objets photoréalistes jusqu'à 508 x 508 x 305 mm et 203 x 203 x 76 mm. Elles sont capables de reproduire 10 millions de couleurs. Sur le marché depuis 2020, la 3DUJ-2207 se veut être une solution abordable pour se lancer dans la modélisation industrielle, les applications marketing, le prototypage... Les figurines de collection photoréalistes et les maquettes à petite échelle sont d'autres exemples d'applications possibles. Mimaki met à disposition une résine transparente qui peut être utilisée seule ou mélangée à des couleurs pour obtenir différents niveaux de transparence. HP est un autre fabricant bien connu du secteur graphique qui a mis et qui garde encore un pied dans l'impression 3D. Commercialisée depuis 2014, HP a conçu la solution d'impression 3D Multi Jet Fusion (MJF, moulage par injection). HP ne parle plus ici de pixel, mais de voxel. Une couche de voxel représente une information dans une matrice tridimensionnelle. La technologie additive de HP permet de fabriquer des pièces grâce à des agents liquides. Le processus Multi Jet Fusion est comparable à la technique d'impression 3D par Binder Jetting (projection de liant) qui consiste à venir déposer un liant sur la poudre. Dans le cas du MJF, un agent détaillant est aussi déposé pour lisser la surface. Avec cette technologie, il est également possible d'imprimer en 3D des pièces en couleur. Une étude de PwC, Sirris et Agoria affirme que la Belgique est bien implantée dans la chaîne de valeur industrielle de l'impression 3D. Reste-t-il des possibilités commerciales pour les entreprises graphiques? S'il y en a, les opportunités sont plutôt à voir dans les marchés de niche industriels. Ces dernières années, des progrès technologiques ont permis d'améliorer la fabrication additive sous plusieurs aspects: vitesse, diversification des matériaux, dimension plus grande, couleur, précision... Parmi les atouts de l'impression 3D, citons le prototypage rapide, la fabrication de pièce unique, de petites séries ou de pièce de rechange à la demande, la production de pièces complexes sans assemblage, la personnalisation de masse, l'impression sur des sites à distance... Ce dernier point a l'avantage de réduire les délais d'approvisionnement et les frais de transport. La diffusion progressive de la technologie trouvera des applications dans un nombre croissant de secteurs d'activités avec un essor de services connexes. De nombreux services sont déjà proposés autour de l'impression 3D: aide à la conception de fichiers 3D, prototypage rapide, impression à la demande, maintenance, formation, etc. De nombreux logiciels CAO sont disponibles gratuitement pour modéliser des objets ou retoucher des scans 3D. D'autres présentant des fonctions avancées pour les entreprises sont commercialisés sous licences payantes. À ce stade, les graphistes sont à même d'apprendre à créer des fichiers optimisés pour l'impression 3D. Un service que pourrait rendre une imprimerie. L'impression 3D alimentaire connaît une croissance rapide. La technologie la plus courante concerne l'impression 3D de chocolat qui fonctionne dans de bonnes conditions de température. Cela permet aux chefs de réaliser de belles formes et décorations pour les plats en élargissant les possibilités créatives et de personnalisation. Cependant, la complexité de la modélisation ne permet pas à tous les cuisiniers, pâtissiers, chefs ou amateurs de passer du temps à apprendre comment fonctionnent les logiciels de modélisation 3D. Il existe des plateformes conçues par les fabricants d'imprimantes, mais les modèles disponibles pour l'impression alimentaire sont encore limités. Le chocolatier belgo-suisse Callebaut a eu l'idée originale de créer le studio d'impression 3D en chocolat "Mona Lisa", qui a ouvert ses portes aux Pays-Bas en 2020. Ce studio est doté de plusieurs machines capables d'imprimer des pièces en chocolat en série et assez rapidement. Les plus grands chefs peuvent y tester de nouvelles idées et imaginer des réalisations complexes et originales. En France, la start-up "La Pâtisserie Numérique" permet aux pâtissiers de fabriquer leur biscuit, ou fond de tarte, grâce aux imprimantes 3D. La Pâtisserie Numérique a été fondée en 2019 par Marine Coré-Baillais, ex-dirigeante du service d'impression 3D en ligne Sculpteo. Selon la fondatrice, la fabrication additive permet d'automatiser des tâches qui ne sont pas à grande valeur ajoutée, répétitives et chronophages. En octobre dernier, la start-up originaire de Paris a inauguré sa nouvelle installation (un laboratoire et des imprimantes 3D culinaires) au Hub 4.0, une pépinière numérique en Normandie. Récemment, La Pâtisserie Numérique est devenue partenaire du leader français de la fabrication de pains et gâteaux industriels Jacques-Brossard dans le cadre d'un projet prospectif de R&D autour de l'impression 3D alimentaire. Pour cause, La Pâtisserie Numérique a développé l'imprimante 3D alimentaire "Patiss3" capable d'imprimer en volume sans adjonction d'additifs. L'industrie de l'emballage est un autre domaine où l'impression 3D se diffuse, et ce de différentes façons. Au salon Luxepack Monaco (3-5 octobre 2022), la technologie additive a fait parler d'elle avec l'entreprise française Cosmogen, spécialisée dans le développement d'emballage pour le secteur de la cosmétique. La marque a présenté à Luxe Pack des applicateurs de crème imprimés en 3D métal. L'objectif est de proposer différentes formes pour obtenir la bonne dose de produit à chaque utilisation. Grâce à l'impression 3D métal, Cosmogen est capable de personnaliser ses applicateurs et d'imaginer des géométries impossibles à concevoir autrement. Quadpack, le fabricant international d'emballages de produits de beauté, a quant à lui un centre de prototypage rapide équipé de l'imprimante 3D Stratasys J850 Prime. Celle-ci est utilisée pour faire évoluer les matériaux, améliorer la restitution des couleurs Pantone et la productivité. "Dans l'industrie des produits de beauté, le délai de commercialisation est crucial et la Stratasys J850 nous permet de présenter des prototypes d'aspect très réaliste à nos clients, et ce dès la phase initiale de création, afin d'accélérer la validation des concepts. Cette optimisation nous permet de convertir nos idées en projets commercialisables beaucoup plus rapidement", explique Olivier Drew, expert en impression 3D chez Quadpack. En septembre 2020, HP a de son côté lancé une solution d'outillage en fibre moulée compatible avec l'impression 3D. Elle a été conçue pour commercialiser plus rapidement et à moindre coût des produits personnalisables à base de fibres. Igus, fabricant de polymères destinés à l'impression FSL sur imprimante 3D, a récemment lancé un nouveau matériau pour le secteur de l'emballage. Ce produit est d'ailleurs en lice au concours du salon parisien All4Pack (21-24 novembre 2022). Il s'agit d'une poudre FSL bleue conforme aux exigences de la Food and Drug Administration (FDA) et du règlement européen 10/2011. Ce matériau permet d'augmenter la sécurité des machines et équipements utilisés dans le secteur alimentaire et celui des boissons. Les fabricants de ces équipements ont recours aux imprimantes 3D comme alternative à la fabrication classique par tournage ou fraisage. Pour ces pièces, les ingénieurs sont de plus en plus nombreux à réclamer un matériau d'impression de couleur bleue en raison de sa visibilité. Ce qui permet d'augmenter la sécurité des produits alimentaires. C'est ce qu'avance Igus. "Quand une pièce imprimée casse, des fragments bleus dans le produit peuvent être détectés rapidement par des détecteurs ou à l'oeil nu. C'est pour répondre à une forte demande que nous venons de mettre au point iglidur i6-BLUE, une poudre d'impression de couleur bleue pouvant être utilisée sur toutes les imprimantes FSL courantes", déclare Christophe Garnier, Responsable de la division iglidur chez Igus France. C'est un cas qui a récemment fait couler de l'encre dans la presse. La marque italienne de cyclisme Pinarello a conçu un vélo de course imprimé en 3D qui tient son ingéniosité du biomimétisme. Baptisé Bolide F HR 3D, le cadre, la fourche et la tige de selle de ce modèle ont été imprimés en 3D avec un alliage issu de l'aérospatial. Les pièces ont été construites dans un récipient rempli de poudres métalliques, un alliage d'Aluminium Magnesium Scandium. La fabrication additive a été réalisée à Louvain chez Materialise. Ce procédé a permis au concepteur de s'inspirer des nageoires de baleine. Les scientifiques ont constaté que ces nageoires étant striées permettent un écoulement de l'eau plus fluide. Elles offrent aussi plus de portance et réduisent la traînée. La transposition de l'hydrodynamique à l'aérodynamique d'une pale d'éolienne a révélé une efficacité supérieure de près de 20% de celle-ci. Avec ce vélo de course, le cycliste italien Filippo Ganna a battu le record de l'heure détenu par Daniel Birgham avec 56,79 kilomètres contre 55,548 km en octobre dernier en Suisse. Le nouveau Bolide F HR 3D est disponible à la commande chez les revendeurs officiels de la marque italienne Pinarello. Le vélo de course sera construit à la demande pour un prix allant de 40.000 à 60.000 euros. Ce n'est pas la première fois qu'un équipement sportif a eu recours à l'impression 3D pour sa fabrication. Il y a ainsi eu les chaussures de courses imprimées en 3D des marques New Balance, Adidas ou encore Nike. Par exemple, Adidas utilise les résines en carbone pour créer des semelles. Il y a aussi eu des clubs de golf de la marque Grismont imprimés en 3D en édition limitée, ainsi que des masques de protection et des protège-dents pour les athlètes, notamment les footballeurs. Cet été, on a pu voir le lancement des premières chaussures d'escalade imprimée en 3D et sur mesure au monde. Conçues par la start-up espagnole de designers et d'ingénieurs Athos, ce projet est mené en collaboration avec HP et sa technologie Multi Jet Fusion et le service d'impression 3D en ligne Sculpteo. Athos a identifié un problème majeur dans le monde des chaussures d'escalade: pour obtenir le soutien nécessaire, il faut acheter une paire de chaussures deux ou trois pointures plus petites. Ce qui fait très mal. "Grâce à la technologie additive, chaque chaussure d'escalade est personnalisée en tenant compte de la forme du pied, des besoins et du type de performance de l'utilisateur. Pour la fabrication des chaussures d'escalade Athos, il suffit d'imprimer le corps et d'assembler le caoutchouc et les sangles de traction. C'est un procédé de fabrication très simple qui peut être reproduit et diffusé dans le monde entier", poursuit Athos. Pour obtenir leur paire personnalisée, les utilisateurs sont invités à scanner leurs pieds via l'application mobile Athos, puis de les personnaliser en choisissant une forme, une couleur, un type d'escalade préféré. Ensuite, le processus de production peut être lancé: impression 3D, post-traitement, assemblage des pièces et livraison. Ces chaussures sont imprimées à l'aide du matériau TPU, un polyuréthane thermoplastique souple considéré comme durable, solide et flexible. Selon Sculpteo, le TPU est adapté aux projets qui ont besoin d'absorption des chocs, d'une grande élasticité et d'un retour d'énergie. La fabrication additive est considérée comme une méthode de production plus durable que les méthodes traditionnelles, car elle génère beaucoup moins de déchets. Mais surtout, elle offre la possibilité de recycler des matériaux déjà utilisés. Plusieurs innovations ont déjà permis de recycler des matériaux pour fabriquer des emballages durables ou de recycler des bouteilles en PET transformées en matière première pour fabriquer d'autres objets. Récemment, le spécialiste de l'emballage alimentaire Tetra Pak et Aectual, une marque néerlandaise de design d'intérieur ont uni leurs forces. Ils ont présenté pour la première fois au salon du design de Milan en juin 2022 une collection de meubles imprimés en 3D. Leur objectif: recycler les emballages usagés de Tetra Pak sous la forme de meubles imprimés en 3D. Une façon de donner une seconde vie aux 20% de polyéthylène et 5% d'aluminium qui entrent dans la composition des briques en carton. Ce projet est également parti du constat que près de 200 milliards de cartons à boisson ont été produits en 2021, et qu'environ 5 milliards de bâtiments existent dans le monde. Aectual est la première entreprise au monde à proposer des produits d'intérieur et architecturaux 100% issus de l'économie circulaire et imprimés en 3D. La collaboration avec Tetra Pak a permis de développer un matériau appelé PolyAl, qui est un mélange de polymère et d'aluminium provenant des briques alimentaires. "Le PolyAl est un matériau très impressionnant. Il ressemble un peu à de l'argile et à du béton, mais il est vraiment polyvalent", explique Aectual. "De plus, les minuscules copeaux d'aluminium lui donnent de la profondeur et permettent à la couleur de bien se mélanger au matériau. La finition est très agréable au toucher. Compte tenu de ses caractéristiques, nous sommes convaincus que nous pouvons utiliser le PolyAl pour fabriquer tous les produits de notre gamme." Autre exemple architectural des États-Unis. La société immobilière Reinhabit a chargé la start-up californienne de construction d'impression 3D Azure Printed Homes de construire des maisons écologiques en plastique. Cela concerne dix constructions qui doivent être placées dans différents endroits en Californie. Selon Reinhabit, la Californie connaît une pénurie de logements, ce qui pousse à rechercher des moyens innovants de construire dans des délais plus courts. Azure dit être en mesure de produire des structures 70% plus rapidement que les méthodes traditionnelles grâce à l'impression 3D. L'impression 3D s'invite aussi régulièrement dans les défilés de mode. Récemment, c'est le rappeur et designer américain Kanye West (ou Ye) qui a fait parler de lui lors de la Fashion Week de Paris. Lors de son défilé controversé "YZY SZN 9" (saison 9 de Yeezy), Kanye West portait des bottes imprimées en 3D. Celles-ci ont été fabriquées par la société allemande de chaussures imprimées en 3D Zellerfeld, fondée en 2020. Le matériau utilisé est le TPU. Selon Zellerfeld, le processus de développement et de production de ces bottes a été effectué en un seul week-end avant le défilé de Kanye West. Pour faire découvrir l'art aux personnes malvoyantes, des versions en relief de peintures de la collection d'art des musées de Lancaster vont être imprimées en 3D. Ce projet nommé "Feeling as Seeing" est mené par deux étudiants universitaires en ingénierie en partenariat avec les musées de Lancaster et la société pour les aveugles de Galloway's. Pour obtenir des reliefs imprimés en 3D avec le meilleur résultat possible, des tests sont réalisés par des personnes malvoyantes. Le professeur Claudio Paolini de l'école d'ingénierie de Lancaster déclare: "L'une des missions de l'ingénierie est de trouver des solutions pour surmonter les obstacles. Je suis ravi que l'école d'ingénierie ait contribué à ce projet grâce à notre expertise en impression 3D pour offrir aux personnes malvoyantes une nouvelle façon de profiter des magnifiques oeuvres d'art qui composent les musées de Lancaster." Les imprimantes 3D peuvent aussi être un outil pour les artistes qui veulent reproduire leurs oeuvres, à moindre coût. Pour cela, il suffit de numériser l'oeuvre originale avec un scanner 3D ou de le modéliser en 3D avec un logiciel de CAO. Une fois le fichier 3D conçu, l'artiste peut reproduire son oeuvre autant de fois que nécessaire et pourquoi pas avec des variantes de couleurs, textures, etc. L'imagination étant sans limites dans le secteur artistique, l'impression 3D donne la possibilité de matérialiser des formes complexes et inédites impossibles à produire autrement. La fabrication additive apporte une réelle valeur ajoutée aux artistes et designers à une époque où la personnalisation est plus qu'une tendance, mais un véritable outil marketing.