L'impression 3D stimule la croissance de la fabrication à la demande

Malgré la pandémie, l'inflation, les pénuries de main-d'œuvre et de puces - et tout ce qui entrave les chaînes d'approvisionnement mondiales - l'optimisme concernant une solution de fabrication est si fort qu'il a propulsé trois sociétés en bourse en 2021 : Fathom, Shapeways et Xometry. Un quatrième, Fast Radius, devrait faire ses débuts à Wall Street en février. 

Cette nouvelle génération d'entreprises de fabrication numérique à la demande est fortement investie dans les logiciels et les technologies de fabrication numériques, telles que l'impression 3D industrielle. Ils promettent non seulement une fabrication locale de pièces plus rapide et plus efficace, mais aussi des solutions numériques qui permettent des innovations de produits économiques et une mise sur le marché accélérée pour presque tous les types de produits.

"Il y a une prise de conscience croissante du fait que l'infrastructure pour concevoir, fabriquer et déplacer les choses aujourd'hui ne répond pas aux besoins de cette époque - c'est rigide, inutile, obsolète et ce n'est pas non plus durable", déclare Lou Rassey, co-fondateur et PDG de Fast Radius dont le siège est à Chicago.

La micro-usine la plus récente de la société sur l'île de Goose à Chicago comprend des imprimantes 3D industrielles de Carbon et HP ainsi que des machines CNC intégrées numériquement, dans le cadre de la plate-forme de fabrication cloud de Fast Radius. La micro-usine produira des composants pour des entreprises de tous les secteurs, notamment les véhicules électriques, les appareils médicaux et de santé et les biens de consommation. Le Forum économique mondial a nommé Fast Radius l'une des neuf meilleures usines au monde mettant en œuvre les «technologies de la quatrième révolution industrielle» ou industrie 4.0.

Fabrication intégrée numériquement

Les entreprises de ce secteur sont souvent regroupées sous l'égide de la fabrication numérique à la demande, alors qu'en fait, elles proposent une gamme d'approches de l'impression 3D, de l'industrie 4.0 et de la modernisation de la chaîne d'approvisionnement de fabrication.

À une extrémité du spectre, des sociétés telles que Shapeways et Sculpteo (détenues par le géant de la chimie BASF) proposent une plate-forme en ligne facile à télécharger et à imprimer. Ce modèle d'impression 3D à la demande met l'accent sur la facilité d'utilisation ; n'importe qui peut télécharger des fichiers de pièces numériques, cliquer pour choisir des matériaux et recevoir des pièces et des prototypes en quelques heures ou quelques jours. Cette expérience moderne de type consommateur vise à apporter la fabrication aux masses en facilitant les impressions 3D de tout, des prototypes de produits aux modèles architecturaux.

D'autres sociétés, telles que Materialise, qui est devenue publique en 2014, ont une large clientèle pour leurs solutions logicielles qui aident les entreprises à imprimer en 3D leurs propres fichiers numériques en interne et à gérer leur propre flotte d'imprimantes 3D. Le logiciel est également utilisé par d'autres services d'impression 3D à la demande pour suivre et imprimer les commandes des clients. La fabrication à la demande de Materialise dans l'une des plus grandes installations d'impression 3D d'Europe comprend six technologies d'impression 3D.

Fathom a commencé comme un sous-traitant de petite à moyenne série qui a adopté très tôt de nouvelles méthodes, y compris l'impression 3D. Ils proposent toujours une fabrication traditionnelle, mais elle est intégrée dans un processus de production numérique de bout en bout.

"La grande différenciation pour nous et notre plate-forme est que nous avons des décennies d'expérience et des relations clients profondément ancrées", a déclaré Ryan Martin, PDG de Fathom. "Nous nous concentrons sur la fourniture aux grandes entreprises clientes d'une solution unique à leurs défis de fabrication."

Fast Radius est un mariage de services pilotés par logiciel, d'expertise en ingénierie et d'usines de matériel de pointe. Ils sont l'un des seuls fabricants à la demande à posséder et à exploiter toutes leurs propres installations de production, ce qui leur permet d'intégrer leurs solutions logicielles et d'automatiser la production.

Le logiciel de l'entreprise peut suggérer des améliorations à un fichier numérique, guider les clients à travers leurs options matérielles et technologiques et assurer la transparence du processus de production. Mais la fabrication à la demande n'est qu'une des solutions Fast Radius, déclare Rassey. "Nous proposons des micro-usines personnalisées construites spécifiquement pour les besoins uniques des clients, à proximité de l'endroit où le client a besoin de pièces afin qu'il puisse construire des chaînes d'approvisionnement flexibles." Des clients tels que Satair (une filiale d'Airbus) utilisent l'entrepôt virtuel Fast Radius pour stocker numériquement leurs pièces, prêtes à être fabriquées à tout moment, libérant ainsi de l'espace physique dans l'entrepôt et éliminant les surstocks. 

Le nombre croissant de fabricants numériques à la demande a fait de la sélection d'un défi pour de nombreuses entreprises. Xometry et une autre start-up, Craftcloud, proposent des portails en ligne qui sont des places de marché de ces fabricants. Les clients téléchargent leur fichier numérique et les partenaires de fabrication du monde entier soumissionnent pour le projet. 

"Souvent, les clients recherchent la solution la plus rapide ou la solution la plus économique pour leur projet d'impression 3D", explique Mathias Plica, PDG de Craftcloud. "Nous les mettons en relation avec des partenaires locaux qui ont l'expertise nécessaire pour fournir les matériaux et la qualité dont ils ont besoin."

Quel que soit le modèle commercial, ce que toutes ces entreprises ont en commun est l'application d'une technologie de fabrication intelligente pour permettre un processus de fabrication hautement automatisé, du concept à la réalisation. Cela implique le cloud computing, l'IA, l'IoT, l'apprentissage automatique, le big data, la simulation numérique et, bien sûr, l'impression 3D (également appelée fabrication additive).

Évangélistes de la fabrication additive 

Bien que Fathom, basé à Heartland, dans le Wisconsin, dispose de 90 imprimantes 3D de qualité industrielle pour les pièces en plastique et en métal et d'une capacité de fabrication de près de 450,000 12 pieds carrés dans XNUMX installations américaines, son offre la plus puissante est peut-être son personnel.

"Les entreprises viennent nous voir pour comprendre comment utiliser la fabrication additive", déclare Martin. « Dans certains cas, nous avons initié des entreprises à la fabrication additive, qui est un énorme domaine de croissance pour nous. L'un de nos clients automobiles nous a contactés la semaine dernière pour notre expertise en ingénierie afin de déterminer comment ils peuvent développer plus d'applications pour cela au-delà du prototypage. 

Le message des fabricants numériques à la demande est que les clients n'ont pas besoin d'en savoir beaucoup sur l'impression 3D pour bénéficier de la flexibilité, de la vitesse et des économies qu'elle peut offrir. Ils n'ont pas non plus besoin d'investir dans des imprimantes 3D avec des étiquettes de prix à six chiffres ou d'embaucher des ingénieurs expérimentés pour obtenir des pièces, des prototypes et des outils plus légers, plus solides et moins chers que ceux fabriqués par les méthodes de fabrication traditionnelles.

Les grandes entreprises peuvent opter pour l'impression 3D à la demande car elle offre une gamme de matériaux et de technologies plus large qu'il ne serait pratique d'avoir dans une installation sur site. Fathom compte parmi ses clients Tesla, 3M, Google et Amazon. Shapeways affirme travailler avec Target et le fabricant de prothèses Fillauer, et Xometry compte parmi ses clients des ingénieurs de Bosch, de la NASA et de BMW.

Fast Radius propose un service qu'il appelle Additive Launch pour aider les clients à exploiter les dernières technologies d'impression 3D et les outils de conception afin d'accélérer le développement de produits.

« Nous avons travaillé avec des entreprises comme Rawlings, Steelcase et Aptiv pour mettre sur le marché de nouveaux produits qui ne sont possibles qu'avec la fabrication additive », déclare Rassey. Le nouveau gant de baseball REV1X Rawlings est doté d'un rembourrage interne imprimé en 3D au niveau du pouce et de l'auriculaire qui réduit considérablement le poids du gant sans sacrifier la protection ou la durabilité, selon Rawlings.

Volvo s'est récemment tourné vers Materialise pour rationaliser la production d'outils et de montages de fabrication plus légers pour ses usines. Chez Bell Helicopter Textron, les ingénieurs se sont tournés vers l'aile de fabrication à la demande du fabricant d'imprimantes 3D Stratasys, appelée Stratasys Direct, pour imprimer en 3D des composants certifiés pour le vol qui réduisent le poids de 13 % et les délais de fabrication de 75 %, selon la société.

Au-delà de l'expertise en impression 3D, un autre moteur de croissance pour ces fabricants à la demande est l'évolution des logiciels de fabrication additive et des imprimantes 3D elles-mêmes. Celles-ci, et d'autres technologies de fabrication intelligentes d'aujourd'hui, sont plus matures, fiables et abordables, déclare Rassey. Cela permet à des entreprises comme Fast Radius et d'autres d'établir des modèles commerciaux rentables autour de ces outils. 

« Avec l'essor de l'Industrie 4.0, nous sommes à la veille d'une importante opportunité de croissance », déclare Martin. "Les cycles de vie des produits sont tellement plus courts qu'ils ne l'étaient il y a même cinq ans, et les entreprises ont besoin d'un partenaire de fabrication avancé à la demande qui peut agir rapidement et répondre à toutes leurs exigences sans sacrifier la qualité."

Si le nombre croissant de fournisseurs de services en est la preuve, de plus en plus d'entreprises semblent prendre conscience de l'idée de plates-formes de fabrication numérique agiles et des avantages de la transition de leur production de la fabrication traditionnelle à la fabrication numérique via un fournisseur de services à la demande de confiance.