La fabrication additive transforme la production… et plus encore !

Le mercredi 24 Août 2016
Imprimante 3D

Le marché mondial de la fabrication additive affiche ces dernières années une croissance de plus de 30% par an avec 2,7 milliards d’euros en 2015. Ce n’est qu’un début !
En effet, les études réalisées au niveau mondial (Wholers 2015) prévoient qu’en 2030, il devrait atteindre 300 milliards d’euros, ce qui représenterait pour la France 30 milliards d’euros d’activité !

Pour ne pas manquer cet objectif, l’industrie française doit se transformer et s’adapter à cette rupture technologique mais aussi sociétale.

Une part de cette activité va être générée par le transfert de production des technologies soustractive (usinages), d’injection ou de fonderie vers les ateliers de fabrication additive. Le mouvement est déjà engagé depuis une vingtaine d’années en ce qui concerne les modèles et prototypes pour lesquels la fabrication additive permet une souplesse inégalée en matière de développement de la pièce au cours de ses différentes phases d’évolution, directement en bonne matière. Il gagne depuis le début de la décennie, les productions de pièces à forte valeur ajoutée en série courte ou unitaire et commence à se déployer dans les productions de grande série, pour des pièces techniques et d’usure. L’autre partie de cette activité sera constituée par l’arrivée de nouveaux produits et de nouvelles approches de personnalisation des objets de grande série autorisée par la souplesse de la fabrication additive. Le développement prévu de ce marché ne peut laisser les PME industrielles indifférentes, qu’elles soient inscrites dans la chaîne de sous-traitance ou qu’elles commercialisent des produits propres.

La fabrication additive en quelques mots

Le terme « fabrication additive », communément appelée « Impression 3D », recouvre différentes technologies qui se distinguent par le type de source et le procédé utilisé pour la mise en œuvre du matériau.
Les procédés les plus répandues sont la photopolymérisation, et notamment la stéréolithographie ; l’extrusion par dépôt de fil fondu ; la fusion de poudre, sur lit de poudre ou par pulvérisation ; l’agglomération de poudre, et particulièrement le frittage avec ou sans masque ; l’agglomération de gouttelettes ; l’assemblage de plaques.
Selon les spécifications recherchées, ces procédés utilisent des sources ultrasons, des faisceaux d’électrons, ou des lasers uniques ou multiples.
Chaque production de fabrication additive commence donc par une phase de qualification du triptyque source/procédé/matériau à même de permettre de délivrer les spécifications attendues pour la pièce, de limiter les opérations de parachèvement (découpe du support, post traitements…) et d’assurer la répétabilité du processus de production.

Un coût d’accès à la technologie élevé

Proposer des technologies de fabrication additive à ses clients représente un lourd investissement mais aussi une transformation de la culture de l’entreprise.

Au-delà de l’acquisition des machines et de leur environnement de production propre à répondre aux exigences HSE, en matière d’exposition des salariés aux poudres, et d’explosivité notamment, un budget important devra être consacré à la digitalisation de la chaîne de production car la production industrielle de pièces de fabrication additive implique des simulations de pré-production, un suivi on-line permanent de la réalisation et une exploitation des données en retour afin d’optimiser les paramètres pour les productions suivantes, qu’il s’agisse du pilotage de la source ou de la gestion des flux de matières.

A l’égard de ce niveau d’investissement, il est utile de considérer les opportunités de partage de machines et d’infrastructures proposées par le CETIM ou le CTI IPC, par exemple, afin de permettre à ses équipes de se familiariser avec la technologie et les procédures propres à permettre la répétabilité et les gains de productivité.

Ces nouvelles procédures de production sont aussi porteuses d’un changement de culture au sein de l’entreprise car elles nécessitent une responsabilisation et une attitude proactive permanente de l’ensemble des participants dans un échange d’information organisé et flexible.
La mise en œuvre de la fabrication additive requiert donc un accompagnement fort au niveau des équipes, en termes de formations techniques et de management de la production. 

Les critères de la vision stratégique

Face à ce mouvement, quelles stratégies les PME peuvent-elles adopter ?

Dans une approche classique et face à ces enjeux, le dirigeant de PME définit la vision stratégique qui va traduire le niveau de rupture atteignable en fonction de l’existant de son entreprise et de la maturité de son marché face aux technologies de fabrication additive.
Un premier niveau de rupture « douce » peut être envisagé en transférant en fabrication additive des productions déjà réalisées au moyen d’autres technologies en interne ou en sous-traitance.

L’analyse de faisabilité technico-économique consistera dans un comparatif du gain apporté par la réalisation en fabrication additive de certaines pièces, composants ou systèmes par rapport aux données connues des réalisations antérieures et intègre la réflexion quant à l’amortissement des frais de R&D directement liés à la phase de développement.

Cette approche permet de développer un projet sans remise en cause des modalités actuelles de la production, et donc en préservant l’activité et le chiffre d’affaires jusqu’à ce que les résultats du projet permettent d’organiser la montée en charge de la production en fabrication additive.

A un degré de risque supérieur, la stratégie d’intégration de la fabrication additive peut passer par le développement d’une nouvelle pièce ou d’une nouvelle fonction. Dans ce cas, en complément des critères technico-économiques de réalisation de la pièce, la réflexion intègre une dimension de prospective du marché ainsi qu’une mesure de son appétence à l’innovation et à la rupture technologique traduite en caractéristiques fonctionnelles. Le risque dans ce cas est plus élevé pour l’entreprise puisque cette stratégie l’engage dans la voie d’une double innovation produit et technologique, sans générer de chiffre d’affaires pendant la durée du projet, voire avec le risque de ne pas en gagner en cas d’insuccès.

Faire entrer son entreprise dans la « nouvelle économie » en parallèle du déploiement de la fabrication additive représente un troisième niveau de rupture.

Les FabLabs ont ouvert la voie depuis près d’une décennie et quittent peu à peu les sphères académiques pour entrer de plein pied dans l’économie de marché. Ils sont la préfiguration d’un nouveau modèle industriel basé sur la proximité des moyens de production et la décentralisation des fonctions centrales, commerciales et de conception s’appuyant sur des plateformes web individualisées ou ouvertes. Des exemples existent et s’inscrivent dans des logiques de business cases plus ou moins réplicables et en perpétuelle évolution, sur le mode des start-up.

Tout est à construire et les places sont à prendre, pour des entreprises agiles et à même de s’approprier cette culture de l’innovation et du changement. 

Cette troisième approche stratégique est la plus perturbante car elle ne concerne pas seulement les moyens et procédés de production mais bien la nature et la constitution de l’offre de l’entreprise. Le niveau de risque est très élevé mais les perspectives de gain sont exponentielles comparées aux niveaux des modèles industriel classiques !

Quel que soit l’axe stratégique retenu, le déploiement de la fabrication additive représente un saut technologique tel qu’il nécessite, sauf à vouloir réinventer la roue, un important accompagnement par les structures de R&D et de formations privées, professionnelles ou académiques qui au fil des programmes développés depuis de nombreuses années ont capitalisé les connaissances qu’il serait déraisonnable et toujours plus coûteux, de vouloir obtenir par une démarche purement interne. La question de la nécessité de l’accompagnement technique ne se pose donc pas réellement.

En revanche, du fait de la faible maturité des technologies et procédés de la fabrication additive, le fait d’engager un projet seul, en collaboration avec un client ou en partenariat avec un autre industriel ne doit-il pas quitter le niveau tactique auquel il est rattaché lorsqu’il s’agit d’une technologie mature, pour remonter au niveau stratégique ?

Sur le plan opérationnel, il faudra déterminer à quelles synergies technologiques la PME souhaite parvenir aux différents niveaux de la chaîne de valeur de la production en fonction des expertises qu’elle souhaite développer en interne, ainsi que l’autonomie qu’elle conservera au terme du projet face à son partenaire.

De même la répartition de la propriété intellectuelle sur les différentes innovations et nouvelles connaissances nées dans le cadre de la réalisation du programme, devra être clairement établie dès le début des travaux communs.

Au-delà du partage des charges de R&D, l’engagement dans un projet collectif permet de gagner du délai de réalisation et de focaliser les travaux des équipes sur les tâches retenues comme stratégiques pour l’entreprise. Il peut aussi préfigurer les relations qui pourraient s’établir pour bénéficier des apports de « l’entreprise étendue » dans le cadre de projets futurs.

Avec la fabrication additive, une rupture à la carte pour les PME industrielles !

Les projets stratégiques de déploiement de la fabrication additive répondent aux mêmes contraintes de rentabilité que les autres projets d’investissement et de R&D tout en permettant un retour sur investissement très supérieur du fait de la croissance du marché et de l’accès à la « nouvelle économie ».

De plus, la dimension d’innovation, si elle accroît les risques, permet de bénéficier du soutien et des financements des autorités locales, nationales ou européennes afin de permettre aux PME de limiter leur risque. Ces projets stratégiques de mise en œuvre de la fabrication additive sont aussi un formidable vecteur d’image et de dynamisme de l’entreprise en interne comme vis à vis de l’écosystème et du marché.

A chacun de définir sa stratégie pour inscrire durablement son entreprise dans l’Industrie du Futur !

Hervé Cadenne

 

Hervé CADENNE
Hi-NR - Accompagnement de Dirigeants
Expert pour le programme Industrie du Futur des Hauts-de-France.