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Quel est l'impact de l'impression 3D sur la supply chain ?


par Stéphane RUFER
Université Paris Dauphine - Master II "Supply Chain International" 2014
  

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Introduction

Chacun aurait pu croire, il y a quelques années encore, à de la Sciences Fiction. Pourtant l'impression 3D est bel et bien aujourd'hui en train de prendre son envol. « Une révolution encore plus radicale que celle d'Internet », d'après Abe Reichental, le n°1 de cette division chez Dassault Systèmes.

Le présent rapport n'a pas pour objet d'échafauder des plans chimériques de ce phénomène mais propose une réflexion réaliste sur les perspectives et les enjeux de l'imprimante 3D sur la Supply Chain.Si on ne sait pas lire l'avenir dans une boule de cristal ni dans les entrailles de poulet, il est toujours difficile de prédire l'avenir. Toutefois, certains indicateurs encouragent à croire au potentiel de cette nouvelle technologie.

Selon un responsable de General Electric Aviation, dans les décennies à venir, au moins 50% des moteurs d'avion seront fabriqués par fabrication additive.

S'agit-il,pour autant, comme beaucoup le prédisent, de la prochaine révolution industrielle ? Outre les scénarii, plus ou moins futuristes, qui dépeignent cette technologie de rupture comme un vecteur puissant de réindustrialisation des pays développés, ses bénéfices et ses promesses annoncés par les spécialistes sont légion : production relocalisée, personnalisation des produits, création d'emplois, rallongement du cycle de vie des produits (upcycling) ... Le président américain Barack Obama a lui-même annoncé début 2014 que l'impression 3D avait « le potentiel de révolutionner la manière dont nous produisons les objets ».

A ce jour avec l'impression 3D, nous n'apercevons que le sommet de l'iceberg, il y a encore tout un bloc de glace sous l'eau dont nous ne pouvons imaginer les dimensions.

L'impression 3D va engendrer de nouveaux business, l'infrastructure qui se mettra en place autour sera gigantesque, et concernera comme nous allons le voir tous les secteurs d'activité.

S'agit-il vraiment d'une véritable révolution industrielle ou d'une simple évolution technologique ?

Quels seront les impacts sur toute la Supply Chain au-delà du simple processus de fabrication, en termes de transport, de stockage et de mode de distribution?

Dans quels secteurs et domaines d'activité pourra se développer cette technologie ?

Peut-on envisager, comme beaucoup le prédisent, une production de masse ?

Après avoir défini le concept de l'impression 3D et détaillé ses principaux atouts, voilà autant de questions auxquelles nous allons essayer d'apporter des réponses.

Chapitre 1 : Concept de l'impression 3D

1. Principes

De quoi s'agit-il ?

L'impression 3D est une nouvelle technologie appelée également « production additive », par opposition à l'usinage qui modèle un objet par extraction, soustraction ou déformation à partir d'un bloc de matière brute en lui donnant une forme (procédés lourds en outillage et qui nécessitent une main d'oeuvre qualifiée). Elle est apparue dans les années 90.

L'impression 3D consiste, en fait, à superposer detrès fines couches de poudre de matériaux spécifiques (métal, plastique, bois, acier, etc ...) dont on veut que soit fait l'objet. Un rayon laser vient ensuite chauffer les parties que l'on veut solidifier. Il ne reste alors plus qu'à enlever la poudre superflue, et l'objet devient réel, palpable et fonctionnel.

La fabrication est lancée à partir d'un fichier CAO (objet 3D créé par ordinateur). L'idée est de reproduire l'objet virtuel découpé en tranches dans la réalité par un système d'impression. C'est l'empilement des couches qui crée le volume. On allie le numérique à une imprimante 3D dont le fonctionnement ressemble à une imprimante 2D classique.L'imprimante 3D est un outil quirematérialise ainsi du numérique. C'est la représentation digitale de l'objet que l'on imprime.

L'obtention d'un modèle 3D peut également se faire grâce à la numérisation d'un objet à l'aide d'un scanner 3D fonctionnant sur le même principe que le scanner 2D. On peut ainsi avoir un modèle numérique 3D à partir d'un objet du monde réel.

Sous sa forme numérique de fichier 3D, un objet peut être modifié, partagé et amélioré par n'importe quel utilisateur ayant accès au fichier original (voir le site thingiverse.com). Les objets peuvent ainsi évoluer de manière itérative pour procurer un meilleur confort à l'utilisateur final.

Sans rentrer dans des détails trop techniques, trois technologies principales coexistent :

· La FDM (Fuse DepositionModeling) : c'est le modelage par dépôt de matière fondue,

· La Stéréolithographie: une lumière UV vient solidifier une couche de plastique liquide,

· Le Fritage Sélectif par Laser : c'est la liaison du matériau sous forme de poudre soit par jet d'une colle liquide, soit par exposition à un laser.

Aujourd'hui,environ 200 matériaux sont disponibles pour l'impression.On peut les réunir en 5 grandes familles :

· Les plastiques (aujourd'hui 75% des impressions) :

o ABS : surface rugueuse et ressemblante au plastique tant au niveau texture, dureté et fonctionnalité. L'ABS fond à 200°C. Il est résistant et disponible en plusieurs couleurs. La célèbre marque Lego utilise l'ABS pour concevoir ses pièces.

o PLA : issu de ressources renouvelables, respectueux de l'environnement et biodégradable. Le PLA fond à 160°C.

o Résine : disponible en mat, brillant, blanc ou noir. Bonne finition de surface.

· Les métaux : principalement le titane et l'acier inoxydable. Egalement l'aluminium et le cobalt-chrome. A noter que l'or, l'argent et le bronze ne sont pas fabriqués directement avec les imprimantes 3D mais celles-ci permettent la fabrication de moules dans lesquels seront injectés les métaux précieux.

· La céramique : compatible avec la nourriture, elle est recyclable et résiste à la chaleur

· Les autres matériaux : bois, cire, sable, béton, ...

· Les matières alimentaires : chocolat par exemple

Les laboratoires d'HP (Hewlett Packard) travaillent également sur le développement d'un nouveau matériau : le verre qui pourrait être le matériau le plus prometteur de l'impression 3D. Son PDG Meg Whitman précise : « Le Verre est facile à recycler, il est écologique et peu coûteux. C'est une matière agréable au toucher et qui est déjà familière à nos clients. Imprimer du Verre est un véritable défi pour les imprimantes 3D actuelles et HP veut explorer toutes les possibilités avec ce matériau. ». Le principal objectif est de réduire le temps et le coût de ce genre d'impression. Imprimer une bouteille, par exemple, peut prendre de 8 à 10 heures. C'est comme regarder la fonte des glaces ... Il est donc nécessaire d'imprimer plus rapidement pour réduire les coûts et rendre possible une commercialisation.

Exemples d'impressions 3D

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