L'impression 3D industrielle est à un point de bascule, sur le point de se généraliser massivement. La plupart des dirigeants et de nombreux ingénieurs ne s'en rendent pas compte, mais cette technologie a largement dépassé le stade du prototypage, de la fabrication rapide d'outils, des bibelots et des jouets. La « fabrication additive » permet de créer des produits durables et sûrs destinés à être vendus à de vrais clients en quantités moyennes à importantes.

Les débuts de cette révolution apparaissent dans une enquête de PwC réalisée en 2014 auprès de plus de 100 entreprises manufacturières. Au moment de l'enquête, 11 % d'entre elles étaient déjà passées à la production en volume de pièces ou de produits imprimés en 3D. Selon les analystes de Gartner, une technologie est considérée comme « grand public » lorsqu'elle atteint un taux d'adoption de 20 %.

Parmi les nombreuses entreprises qui utilisent l'impression 3D pour intensifier leur production figurent GE (moteurs d'avion, dispositifs médicaux et pièces d'électroménager), Lockheed Martin et Boeing (aérospatiale et défense), Aurora Flight Sciences (véhicules aériens sans pilote), Invisalign (appareils dentaires), Google (électronique grand public) et la société néerlandaise Lux Excel (lentilles pour diodes électroluminescentes, ou LED). Observant ces évolutions, McKinsey a récemment rapporté que l'impression 3D est « prête à sortir de son statut de niche et à devenir une alternative viable aux procédés de fabrication traditionnels dans un nombre croissant d'applications ». En 2014, les ventes d'imprimantes 3D de qualité industrielle aux États-Unis représentaient déjà un tiers du volume des ventes d'automatisation industrielle et de robots. Certaines projections estiment que ce chiffre atteindra 42 % d'ici 2020.

D'autres entreprises suivront à mesure que la gamme de matériaux imprimables continuera de s'étendre. Outre les plastiques de base et les résines photosensibles, ceux-ci incluent déjà les céramiques, le ciment, le verre, de nombreux métaux et alliages métalliques, ainsi que de nouveaux composites thermoplastiques infusés de nanotubes et de fibres de carbone. La supériorité économique finira par convaincre les retardataires. Bien que les coûts directs de production de biens avec ces nouvelles méthodes et ces nouveaux matériaux soient souvent plus élevés, la plus grande flexibilité offerte par la fabrication additive signifie que les coûts totaux peuvent être considérablement réduits.

Ce changement révolutionnaire étant déjà en cours, les dirigeants doivent désormais se pencher sur des questions stratégiques à trois niveaux :

Premièrement, les vendeurs de produits tangibles devraient se demander comment leurs offres pourraient être améliorées, que ce soit par eux-mêmes ou par leurs concurrents. La fabrication d'un objet couche par couche, selon un « plan » numérique téléchargé dans une imprimante, permet non seulement une personnalisation illimitée, mais aussi des conceptions d'une plus grande complexité.

Deuxièmement, les entreprises industrielles doivent réexaminer leurs opérations. Alors que la fabrication additive crée une myriade de nouvelles options pour la façon, le moment et le lieu de fabrication des produits et des pièces, quel réseau d'actifs de la chaîne d'approvisionnement et quelle combinaison d'anciens et de nouveaux procédés seront optimaux ?

Troisièmement, les dirigeants doivent considérer les implications stratégiques alors que des écosystèmes commerciaux entiers commencent à se former autour des nouvelles réalités de l'impression 3D. On a beaucoup parlé du potentiel d'une grande partie du secteur manufacturier à s'atomiser en un nombre incalculable de petits « fabricants ». Mais cette vision tend à occulter un développement plus sûr et plus important : pour permettre l'intégration des activités entre les concepteurs, les fabricants et les transporteurs de marchandises, des plateformes numériques devront être établies. Au début, ces plateformes permettront les activités de conception à l'impression, le partage de conceptions et le téléchargement rapide. Bientôt, elles orchestreront les opérations des imprimantes, le contrôle qualité, l'optimisation en temps réel des réseaux d'imprimantes et les échanges de capacités, entre autres fonctions nécessaires. Les fournisseurs de plateformes les plus performants prospéreront considérablement en établissant des normes et en fournissant les cadres dans lesquels un écosystème complexe pourra coordonner ses réponses aux demandes du marché. Mais chaque entreprise sera affectée par l'essor de ces plateformes. Il y aura beaucoup de manœuvres entre les entreprises établies et les nouvelles venues pour capturer des parts de l'énorme valeur que cette nouvelle technologie créera.

Ces questions représentent une quantité substantielle de réflexion stratégique, et une autre demeure : à quelle vitesse tout cela va-t-il se produire ? Pour une entreprise donnée, voici à quelle vitesse cela peut se produire : l'industrie américaine des aides auditives s'est convertie à 100 % à la fabrication additive en moins de 500 jours, selon un PDG du secteur, et aucune entreprise qui s'est accrochée aux méthodes de fabrication traditionnelles n'a survécu. Les dirigeants devront déterminer s'il est judicieux d'attendre que cette technologie en évolution rapide arrive à maturité avant de faire certains investissements, ou si le risque d'attendre est trop grand. Leurs réponses différeront, mais pour tous, il semble prudent de dire que le moment de la réflexion stratégique, c'est maintenant.

Les avantages de la fabrication additive

Il peut être difficile d'imaginer que cette technologie déplacera les méthodes standard actuelles de fabrication en grande quantité. Les presses de moulage par injection traditionnelles, par exemple, peuvent cracher des milliers de gadgets par heure. En revanche, ceux qui ont observé des imprimantes 3D en action sur le marché des amateurs trouvent souvent l'accrétion couche par couche des objets comiquement lente. Mais les avancées récentes de la technologie changent radicalement la donne dans les contextes industriels.

Certains peuvent oublier pourquoi la fabrication standard se déroule avec une telle vitesse impressionnante. Ces gadgets sortent rapidement parce que des investissements lourds ont été réalisés en amont pour établir le complexe éventail d'outils et d'équipements nécessaires à leur production. La première unité est extrêmement coûteuse à fabriquer, mais à mesure que des unités identiques suivent, leur coût marginal s'effondre.

La fabrication additive n'offre rien de tel en termes d'économies d'échelle. Cependant, elle évite l'inconvénient de la fabrication standard : le manque de flexibilité. Parce que chaque unité est construite indépendamment, elle peut facilement être modifiée pour répondre à des besoins uniques ou, plus largement, pour s'adapter aux améliorations ou aux changements de mode. Et la mise en place du système de production est beaucoup plus simple au départ, car elle implique beaucoup moins d'étapes. C'est pourquoi l'impression 3D a été si précieuse pour produire des pièces uniques telles que des prototypes et des pièces de rechange rares. Mais la fabrication additive devient de plus en plus judicieuse même à plus grande échelle. Les acheteurs peuvent choisir parmi une infinité de combinaisons de formes, de tailles et de couleurs, et cette personnalisation ajoute peu au coût du fabricant même lorsque les commandes atteignent des niveaux de production de masse.

Une grande partie de l'avantage de l'additif réside dans le fait que des pièces qui devaient auparavant être moulées séparément puis assemblées peuvent désormais être produites en une seule pièce en une seule passe. Un exemple simple est celui des lunettes de soleil : le procédé 3D permet de faire varier la porosité et le mélange de plastiques dans différentes zones de la monture. Les branches sortent souples et flexibles, tandis que les cercles maintenant les verres sont durs. Aucun assemblage requis.

L'impression de pièces et de produits permet également de les concevoir avec des architectures plus complexes, telles que des structures en nid d'abeille à l'intérieur de panneaux en acier ou des géométries auparavant trop fines pour être fraisées. Des pièces mécaniques complexes — un ensemble d'engrenages encapsulé, par exemple — peuvent être fabriquées sans assemblage. Les méthodes additives peuvent être utilisées pour combiner des pièces et générer beaucoup plus de détails intérieurs. C'est pourquoi GE Aviation est passée à l'impression des buses de carburant de certains moteurs d'avion. Elle prévoit d'en produire plus de 45 000 du même modèle par an, on pourrait donc supposer que les méthodes de fabrication conventionnelles seraient plus appropriées. Mais la technologie d'impression permet qu'une buse qui était auparavant assemblée à partir de 20 pièces moulées séparément soit fabriquée en une seule pièce. GE affirme que cela réduira les coûts de fabrication de 75 %