Bilan

L’impression 3D entre à l’usine

Après les prototypes, les imprimantes 3D réalisent aussi des pièces en série. Une révolution pour l’industrie suisse des machines?
  • Romain Chappet, directeur du FabLab. Son nouvel espace de création permettra à chacun d’utiliser des imprimantes 3D. Crédits: Alban Kakulya
  • Tête de Yoda réalisée en photocopie 3D. Le prix de ces outils a chuté d’un facteur dix en deux ans. Crédits: Alban Kakulya
  • Patrick Claudet et Jean-Daniel Schmid, de La Manufacture, utilisent l’impression 3D pour l’horlogerie et la joaillerie. Crédits: Alban Kakulya
  • Patrick Claudet et Jean-Daniel Schmid, de La Manufacture, utilisent l’impression 3D pour l’horlogerie et la joaillerie, comme pour réaliser le cadran de montre ci-dessous. Crédits: Alban Kakulya

Après Lucerne, Neuchâtel et Zurich, Genève a depuis quelques jours son FabLab. Parti du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ce concept porté au bout du lac par un assistant de la Haute Ecole d’art et de design (HEAD), Romain Chappet, ouvre à tous un nouvel espace de création. Chacun aura la possibilité de fabriquer des objets avec les outils cultes de la génération numérique: les imprimantes 3D.

Grâce à une souscription sur la plateforme de crowdfunding wemakeit.ch, Romain Chappet a obtenu 2200  francs pour acquérir diverses imprimantes 3D vendues en kit, comme une Ultimaker à 1300  francs et une RepRap à 800  francs. Il a aussi commandé sur Kickstarter une RigidBot à 650  francs. Car les prix des imprimantes 3D ont vertigineusement chuté. D’un facteur dix, en deux ans!

Et pour éviter que cette économie ne soit mangée par le coût des consommables – à l’instar des cartouches d’encre des imprimantes d’ordinateur – certains fabricants comme l’irlandais Mcor proposent maintenant du papier comme matière première des couches que ces imprimantes additionnent pour former des objets à partir d’un plan dessiné sur ordinateur.

L’ère des «Makers»

Cette évolution fulgurante des imprimantes 3D fait passer ces machines des bureaux de quelques designers pionniers, comme Lucien Hirschi, chez Zedax à La Neuveville (lire Bilan du 10 mars 2010), à une foultitude de bureaux d’études d’ingénieurs, d’architectes, etc. pour leurs maquettes et leurs prototypes. Du coup, le marché explose avec une croissance anticipée des ventes de 76% d’ici à 2018.

A cette date, le chiffre d’affaires de cette jeune industrie atteindrait trois milliards de dollars et probablement plus si la prophétie de l’ex-rédacteur en chef de Wired, Chris Anderson dans son livre Makers, se réalise. Lui prédit une révolution industrielle après laquelle nous n’aurons plus qu’à télécharger un fichier de conception en 3D sur une imprimante à la maison pour produire un objet à la demande. Dans un tel contexte, il n’y aurait plus besoin d’usine.

On n’en est pas encore là. Et même, au contraire. Après les bureaux d’études, ce sont, en effet, les usines qui bénéficient maintenant de l’impression 3D. A côté des méthodes traditionnelles d’usinage, d’électrofusion ou d’injection, l’impression 3D ne se contente plus de produire des objets en plastique mais transforme les métaux, y compris précieux, et les céramiques; 200 matériaux différents peuvent être imprimés à l’heure actuelle. Quid, du coup, des techniques traditionnelles de production? Et quid, aussi, des fabricants de ces technologies classiques comme le secteur des machines-outils en Suisse?

Au laboratoire de gestion et procédés de production de l’EPFL, Eric Boillat travaille depuis quinze ans au développement des technologies d’impression en 3D des métaux. «On parle d’additive manufacturing, explique-t-il, parce que ces technologies de fusion sélective par laser de poudres de métaux (SLS-SLM) ajoutent de la matière au lieu d’éliminer des copeaux comme les fraiseuses classiques.» Il témoigne aussi de la maturité qu’ont atteint ces technologies grâce à l’augmentation d’un facteur dix de la puissance des lasers en dix ans. «Divers aciers servent à «imprimer» des outils. Des matériaux biocompatibles ont été adaptés pour le médical et l’aluminium pour la fabrique de pièces d’avion.» Le Neuron, le drone de combat de Dassault, vient ainsi de voler avec une cinquantaine de pièces imprimées.

En Suisse, de Sonova, qui réalise les coques de ses prothèses auditives internes sur la base de l’empreinte de l’oreille du patient scanné en 3D par son audioprothésiste, à Max Horlacher, une PME argovienne qui imprime des pièces de turbine à la géométrie complexe en superalliage d’acier, un certain nombre d’entreprises commence à s’équiper et à produire avec ces technologies. A Saint-Gall, l’institut pour le développement rapide de produit, un spin-off de l’ETHZ, est même spécialisé dans les transferts de ces technologies vers des industriels comme Tecan.

Mais l’application la plus aboutie de ces technologies d’impression 3D de poudres de métaux dans notre pays est, sans doute, celle développée par EB-Futuretech à Baar et La Manufacture à Genève. Ces deux entreprises collaborent à la fabrication de bijoux ou de boîtiers de montre qui sont imprimés en 3D à partir de poussières d’acier, d’or et d’argent. «C’est au point que le client final pour un bijou ou une montre participe déjà à son design en association avec notre dessinateur qui lui imprime un prototype en plastique.

Il peut ainsi l’évaluer avant de passer commande pour une impression en or», témoigne Juan Franco, le fondateur d’EB-Futuretech. On voit tout de suite le genre de possibilités dans le marketing et la distribution qu’ouvre cette logique de codesign et d’ultrapersonnalisation. Face à ces développements, l’industrie suisse des machines reste en retrait. Presque tous les fabricants d’imprimantes 3D pour les plastiques sont asiatiques ou américains. Les machines de fusion sélective par laser pour les métaux sont, elles, produites par des entreprises suédoises (Arcam), françaises (Phenix) et surtout allemandes comme les leaders EOS et Concept Laser. On ne trouve pas de fabricant suisse, comme le confirme l’organe faîtier de l’industrie suisse des machines Swissmem.

A notre connaissance, seule la filiale américaine du groupe Georg Fischer a une collaboration dans la fusion sélective par laser. Mais elle ne prévoit pas le lancement d’imprimantes 3D pour les métaux. Ces industriels seraient-ils en train de manquer une superopportunité?

Le risque d’une erreur stratégique

«C’est un peu plus complexe que cela», répond Jean-Daniel Schmid, le directeur de La Manufacture. «D’abord, les métaux n’ont pas les mêmes propriétés suivant leur processus de fabrication. Ensuite, l’impression 3D reste imprécise. Dans notre cas, cela force un traitement final à la main.» Ces techniques sont aussi limitées en taille: jusqu’à 50 centimètres de côté avec la plupart des matériaux, bien que Voxeljet en Allemagne produise des pièces de 4  mètres sur 2 à partir de sable et de résine.

Mais ajoutez à cela les difficultés de la qualification dans des industries comme l’aéronautique ou le médical, et la prudence des industriels suisses s’explique. D’autant que, comme l’analyse Eric Boillat, «ces procédés restent chers avec des imprimantes 3D pour les métaux qui coûtent de 250 000 à 700 000  francs.» Enfin, à raison de plusieurs minutes par couche, les processus d’impression demeurent encore dix fois trop longs par rapport à ceux classiques pour la production en grande série. «Au-delà de 3000 pièces, ces processus ne sont plus compétitifs», précise Ralf Schindel, chez Inspire.

Reste que «ces techniques ont une vertu extraordinaire: l’ingénieur n’est plus contraint par les outils à sa disposition, se réjouit Felix Reinert, le responsable de l’impression 3D chez Max Horlacher. Il peut concevoir dès le départ une pièce à la géométrie particulièrement complexe qu’il aurait fallu auparavant assembler à partir de plusieurs pièces. Au lieu de penser contraintes, il va réfléchir en termes de fonctions, d’où une certaine urgence à former nos techniciens dans ce domaine.»

Cette liberté dans le design, c’est aussi le grand avantage que mettent en avant Juan Franco et Jean-Daniel Schmid. «Nous pouvons faire des pièces que l’on considérait inimaginables il y a peu», indique ce dernier. De plus, comme l’analyse Felix Reinert, «les imprimantes 3D vont baisser de prix tout en augmentant leur vitesse de fabrication. Elles sont déjà concurrentielles vis-à-vis de certains procédés d’injection. Si elles n’ont pas vocation à remplacer les machines existantes, elles les compléteront.» 

Dans ces conditions, ne pas participer à la dynamique qui se met en place autour de l’impression 3D pourrait ressembler à une erreur stratégique pour l’industrie d’ici à quelques années.

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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