Impression 3D : passé l’engouement initial, peut-on encore parler d’une révolution ?


Bien qu’ayant attisé l’intérêt des professionnels de l’industrie ainsi que des passionnés d’innovation depuis maintenant 30 ans, la technologie de l’impression tridimensionnelle ne fait parler d’elle au grand public que depuis quelques années. Cette innovation capable de répliquer en trois dimensions n’importe quel objet pour peu qu’on le modélise, d’une paire de lunettes à une pizza, en passant par de véritables maisons, semble en effet sortir tout droit d’un roman d’anticipation.

L’impression 3D était devenue entre 2012 et 2014 l’innovation dont tout le monde parlait, de par son potentiel et les promesses d’avenir qu’elle apportait. Ayant la capacité de bouleverser l’industrie manufacturière, de l’agro-alimentaire, et même les domaines de la santé, ce sujet a fait couler beaucoup d’encre. Privilégiant l’économie du partage, une baisse d’utilisation des moyens de transport et permettant aux utilisateurs une personnalisation totale, son avenir dans nos foyers semblait tout tracé.

Mais l’effet de mode semble aujourd’hui passé. Bien que ce retentissement médiatique ait aidé l’expansion du secteur, le grand public n’accroche pas et se désintéresse peu à peu de cette technologie. Les performances boursières du secteur de l’impression 3D en sont une parfaite illustration : elles ont explosé entre 2008 et 2014, puis chuté en 2015 pour stagner depuis lors. Nous pouvons de même facilement constater qu’il est rare aujourd’hui de trouver ce type d’imprimante chez un particulier, contrairement à ce que prévoyaient de nombreux articles sur le sujet en 2012.

ZORTRAX 3D printer, photo: press materials/zortrax.pl

Pourtant il existe encore de nombreux fervents défenseurs de l’impression 3D, principalement pour ses applications dans l’industrie manufacturière, ce qui semblait au premier abord antagoniste avec cet outil permettant à tout un chacun de produire ses propres biens de consommation chez soi. Dans son rapport publié l’année dernière, le cabinet Wohlers Associates affirmait que les ventes d’imprimantes 3D « de bureau » avaient augmentées de 25% en 2015 contre 74% pour celles imprimant du métal en 3D, expliquant que les pertes auprès du grand public étaient contrebalancées par la demande des professionnels.

Les promesses de révolution dans la façon de consommer pour le grand public étaient- elles utopiques ? Est-ce simplement devenu un outil industriel ?

Il est intéressant d’étudier le sujet en 2017, nous permettant d’avoir un recul suffisant pour répondre à ces questions. En effet de nombreux ouvrages et articles ont analysé cette technologie et son impact sur l’industrie dans les années suivant 2013, et commencent maintenant à dater. De surcroît, certains auteurs bercés par l’engouement médiatique et populaire sur le sujet manquaient parfois d’objectivité, et il est souvent difficile de prédire l’adoption et les utilisations futures d’une technologie innovante.

Légende apposée sur une image de www.sogtek.com

Pour rappel : le procédé d’impression 3D débute par la modélisation en 3D de l’objet souhaité, grâce à un logiciel de Conception assisté par Ordinateur (ou CAO). Une fois l’imprimante 3D en possession du fichier créé, elle décompose le modèle 3D en différentes strates 2D. Le fil ou la résine est ensuite chauffé dans la tête d’impression, puis déposé couche après couche jusqu’à former l’objet voulu. De nombreuses façons d’imprimer en 3D existent, en fonction du matériau utilisé ou bien de l’utilisation qui en sera faite.

Bien que d’un fonctionnement simple à comprendre, les imprimantes 3D pourront peut-être un jour produire n’importe quoi directement chez nous, en cliquant simplement sur le bouton imprimer de notre ordinateur. C’est cet aspect là qui a provoqué l’engouement pour cette technologie, rappelant à certains la fameuse « machine à répliquer » de Tintin et le lac aux requins Hergé, 1993 :

Mais si nous pouvons aujourd’hui nous poser des questions sur la légitimité de cette technologie, c’est qu’elle ne fait toujours pas partie de notre quotidien des années après sa sortie. Pourquoi n’a-t-elle pas sa place chez chaque individu si elle permet tant de choses ?

Analysons l’imprimante 3D « de bureau », destinée aux particuliers ou à une utilisation non industrielle. Pour un prix d’environ 5000 euros, et des recharges de quelques centaines d’euros, il est possible d’imprimer en plastique des objets inférieurs à 20 cm. C’est donc un investissement difficile à rentabiliser pour un particulier, qui pourra seulement imprimer des jouets, de la décoration, ou des coques de téléphone. Les possibilités d’utilisation offertes par une impression en résine plastique sont indéniablement limitées, à moins de souhaiter remplacer tous nos objets du quotidien par leur équivalent en plastique, ce qui n’est souhaitable ni d’un point de vue écologique, ni de durabilité. D’autre part cette technologie est encore d’une grande lenteur, comptez une heure pour 1,4 centimètre de hauteur.

Il n’est donc pas étonnant que le grand public se désintéresse de cette technologie. Les particuliers n’y trouvent pas leur compte, et rares sont ceux pouvant affirmer avoir rentabilisé leur investissement initial, ou même être pleinement satisfaits de l’utilisation de leur machine. On peut donc conclure que l’impression 3D grand public n’est pas encore prête.

Parallèlement, l’intérêt chez les professionnels augmente. Raphaël Vanneste, le directeur général de Top Office, parle de leur service d’impression 3D à Usine-Digital.fr : « Le service connaît un fort succès, avec 3 000 projets réalisés, mais 95 % des clients sont professionnels. De notre point de vue, l’impression 3D pour le grand public reste un épiphénomène, tandis que dans le monde professionnel les usages se multiplient »

Deloitte affirme dans cette infographie de 2015 « L’impression 3D est bien une révolution : mais pas celle que vous pensez. », en effet si les professionnels s’accordent à penser que la fabrication additive est en train de révolutionner les différentes industries manufacturières, c’est qu’elle a le potentiel de remplacer la quasi-totalité des procédés de production.

Concrètement de nos jours pour créer un marteau ou une pioche il faut : une fonderie, des moules, des perceuses, des limeuses, des forges, et d’autres machines mono-tâche. Au contraire, une imprimante 3D peut produire ce marteau en une seule opération, prêt à l’emploi ! La lenteur de l’impression n’est donc plus un problème dans ce genre de cas. En effet la somme des mécanismes de production, d’assemblage, et parfois même de transport, rendent les procédés classiques aussi lents que laborieux en comparaison avec l’impression 3D. De plus après avoir produit ce marteau, la même imprimante peut produire une pioche, un balai, ou même des parties de vélo, l’impression 3D est polyvalente : une fois programmée et installée, elle peut permettre la production de différents produits modélisés. Elle est donc très intéressante pour les entreprises aux multiples références qui souhaitent amoindrir leurs coûts de structure.

Il n’y a plus de contrainte matérielle pour adapter une usine à une autre production. C’est pour cela que dès aujourd’hui, lors des prises de décisions en rapport avec des contrats sur le long terme, ou sur l’aménagement de nouvelles usines, les entreprises doivent envisager la future vulnérabilité, ou même l’obsolescence de leurs chaines de production. Gordon Fuller, spécialiste du domaine, illustre cela dans une interview de CSC en expliquant que les entreprises devant investir dans de l’outillage industriel sont face à un nouveau dilemme : attendre des imprimantes 3D plus performantes, ou acheter des nouvelles machines traditionnelles en risquant leur obsolescence avant même qu’elles ne soient remboursées.

L’impression 3D industrielle fait de plus disparaître le coût de mise en production, et avec lui la contrainte de quantité. C’est pour cela que les compagnies produisant moins d’un millier d’unités considèrent de plus en plus la technologie de fabrication additive comme alternative à la manufacture traditionnelle. En allant plus loin, de nombreuses analyses économiques tendent ainsi à dire que l’impression 3D sera un facteur majeur de la fin du made in China, par perte de son avantage compétitif. Mais pour le moment tout n’est pas réalisable avec cette technologie, qui ne produit pas encore une qualité comparable à l’industrie traditionnelle.

Le prototypage rapide : une révolution dans l’industrie

Pourtant, et malgré cette qualité de production inférieure, les industriels ont trouvé une application très utile à cette technologie au sein de leurs entreprises : le prototypage rapide. Il est en désormais possible de passer du modèle 3D au prototype en quelques heures et non plusieurs semaines. C’est pour le moment la principale utilisation qui est faite de l’impression 3D dans l’industrie, et même si cela peut paraître minime, c’est une innovation qui révolutionne les façons de produire. Tout d’abord cela permet une validation efficace des différentes phases de conception d’un produit, et une meilleure communication entre les techniciens, les designers et les décideurs qui ne parlent plus simplement d’une idée qu’ils conceptualisent chacun différemment, mais d’un objet qu’il peuvent regarder et toucher. Ensuite, la possibilité de produire de nombreux prototypes à moindre coût apporte une grande souplesse dans la conception, permettant la réduction des défauts au minimum, et un gain important de qualité pour le produit final. Tomas Soderstrom, CTO de la NASA/JPL, explique que plus que des gains matériels et temporels, cela augmente la créativité des équipes et l’éventail des modèles possibles. Il qualifie le prototypage rapide de « crowdsourcing interne » i.e. prendre une tâche normalement effectuée par un petit groupe, et la proposer à un très large panel d’individus pour en sélectionner seulement les meilleurs rendus. En effet en augmentant le nombre de propositions on augmente aussi les possibilités de trouver la solution optimale.

Un autre argument en faveur de la révolution de l’industrie engendrée par les imprimantes tridimensionnelles est la possibilité de produire des objets avec une structure interne complexe, impossibles à concevoir autrement. Laissons de coté l’impression de valves cardiaques et de tissus organiques, qui bien que révolutionnaires ne font pas état de processus industriels.

The Animaris Geneticus Parvus #5 by Theo Jansen

Cette conception du Néerlandais Theo Jansen, imprimée en une seule fois, possède 70 articulations. C’est sûrement un des meilleurs exemples du potentiel de l’impression 3D : Il est désormais possible avec une seule machine de créer des produits finis commercialisables à partir de matière première. L’entreprise Voxel8 a par exemple mis au point une imprimante 3D qui intègre directement des circuits imprimés dans les projets pendant leur impression, ils sortent ainsi prêts à être connectés. En ingénierie spatiale, des modélisations toujours plus complexes permettent d’imprimer des moteurs d’avions entiers et fonctionnels, même s’ils ne sont pas testés pour le moment par sécurité. Globalement, l’industrie de pointe est celle qui s’adapte le mieux à cette innovation, en se l’appropriant pour créer des améliorations disruptives.

Avec les avancées qualitatives de cette technologie et la baisse de prix qui sera amenée par le temps, n’importe qui pourra un jour imprimer des objets que l’on achetait auparavant en grande surface. Tel le principe de la destruction créatrice théorisé par Schumpeter en 1939 dans Le cycle des affaires, de nouvelles innovations émergeront sûrement, et les nouvelles entreprises devront trouver comment empêcher l’acheteur d’un plan d’objet en 3D de le partager gratuitement. L’Open-Source et l’économie du partage seront à l’honneur, il existe d’ailleurs déjà pléthore de catalogues de modèles 3D directement imprimables, et de nombreux fab-labs ont ouvert dans le monde pour permettre à n’importe qui de s’initier à l’impression 3D et de donner vie à ses projets.

En attendant, il existe déjà un certain renouveau de business models. Par exemple, des entreprises permettent aux utilisateurs de télécharger leur design, ou d’en choisir un en ligne, avant de l’imprimer avec une machine professionnelle et de leur envoyer. Parallèlement les entreprises existantes sont capables de s’adapter à un nouveau paradigme en s’appuyant sur les technologies de pointe et l’analyse du marché et des besoins des consommateurs. La PDG d’une société industrielle affirme au Forbes* : « Nous allons nous disrupter nous même avant que le marché le fasse, en s’appuyant sur les technologies de pointes comme l’impression 3D ». Il ne faut donc pas sous-estimer la capacité des entreprises à s’adapter aux changements.

En conclusion, si nous assistons vraisemblablement à un désintérêt des particuliers envers l’impression tridimensionnelle, elle continue son expansion dans le monde de l’industrie. Bien qu’elle ne semble pas encore adaptée à la consommation de masse, elle a néanmoins le potentiel pour changer entièrement la manière dont nous consommons des biens, ainsi que l’écosystème qui régit aujourd’hui leur distribution. Mais ce n’est pas encore une révolution effective pour le consommateur, et il faudra attendre une amélioration qualitative et une baisse des coûts pour que ça le devienne.

Même si l’engouement populaire s’est affaibli, l’impression 3D attise encore de nombreux fantasmes de par son potentiel, il nous faut donc prendre du recul par rapport aux articles sur le sujet et aux promesses des entreprises du secteur. Il reste néanmoins assuré que l’avenir de l’impression 3D concernera avant tout les industries manufacturières, où le prototypage rapide a un important impact, ainsi que les industries de pointes qui adaptent déjà leurs processus de production à cette technologie. C’est pour ces secteurs que la révolution est en marche vers une production optimisée, sans contrainte de quantité ni de complexité. De plus les productions pourraient être relocalisées sur les lieux de consommation : la fin du Made in China ?

Finalement, ce n’est pas sans rappeler l’apparition de l’ordinateur, qui était d’abord destiné aux ingénieurs et informaticiens et que nous utilisons maintenant tous les jours. Ne répétons pas l’erreur de Ken Olson en ayant un jugement trop hâtif, et suivons de près cette innovation en méditant cette phrase qu’il a prononcée en 1977 :