Impression 3D : un marché potentiel de $500B

Pendant des millénaires, nous nous sommes appuyés sur des procédés tels que le forgeage et le moulage à l’aide de moules d’impression pour créer des outils et des biens de consommation de plus en plus complexes. Cependant, ces dernières années, la technologie liée à ces processus de fabrication a connu un bond gigantesque grâce à l’avènement de la fabrication additive – souvent appelée impression 3D.

La fabrication additive est un processus contrôlé par ordinateur au cours duquel des matériaux spécialisés (généralement appelés « filament ») sont fondus et solidifiés, couche par couche. Selon l’échelle de l’imprimante et les besoins du projet, les filaments peuvent aller du plastique ABS aux métaux liquides, en passant par des infusions de fibre de carbone, etc. Cela permet de créer des objets ne limités que par la créativité humaine.

En 2023, cette technologie a évolué au point d’être facilement accessible non seulement à l’échelle industrielle, mais aussi aux amateurs et à tous ceux qui se situent entre les deux.

Source – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ page 131

Au-delà de la prise en compte de concepts tels que la « Wrights Law » – qui stipule essentiellement que plus nous fabriquons quelque chose, plus nous devenons efficaces – la fabrication additive suscite de nombreuses attentes quant à la prospérité continue du secteur, grâce à son potentiel de bouleverser de nombreux autres domaines. ARK Invest souligne cela dans son récent rapport « Big Ideas 2023 », où il prévoit que, appliquée aux marchés existants, « l’impression 3D sera une opportunité de marché de 500 milliards de dollars ».

En regardant vers 2030, des études de recherche envisagent que la fabrication additive maintiendra un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 21 % et affichera une taille de marché supérieure à 77 milliards de dollars.

Fabricants et Innovateurs

Avant de plonger dans quelques exemples montrant comment la fabrication additive peut transformer notre approche de domaines tels que le génie structurel, la santé, et bien d’autres, voici quelques entreprises directement impliquées dans le secteur. Ces exemples ne constituent pas des recommandations d’investissement, mais visent à mettre en avant les acteurs clés qui font progresser la technologie.

Autodesk Inc. (ADSK)

Un élément clé qui rend la fabrication additive possible est le logiciel qui permet la création et l’exécution de plans de conception de produits. C’est là qu’Autodesk intervient, en proposant une suite complète de logiciels (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad) spécialement conçus pour la fabrication additive.

Autodesk a son siège en Californie, États-Unis. En 2022, l’entreprise affichait un chiffre d’affaires de 4,4 milliards de dollars.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Cette entreprise est un leader du secteur de la fabrication additive. Grâce à sa gamme d’imprimantes 3D et de services, elle propose des solutions destinées à divers domaines, notamment l’aérospatiale, le dentaire, l’automobile, etc.

Stratasys a son siège dans le Minnesota, États-Unis. En 2021, l’entreprise affichait un chiffre d’affaires de 606,3 millions de dollars.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

En 1980, le célèbre futurologue Ray Kurzweil a vendu diverses technologies, dont le scanner à plat, à Xerox. Au fil des décennies, Xerox est devenu un nom générique pour les scanners et les imprimantes en général, et un nom familier.

En ce qui concerne la fabrication additive, Xerox a exploité ses capacités de recherche et développement pour créer des produits tels que l’ElemX, qui permet l’impression de métal liquide.

Xerox a son siège dans le Connecticut, États-Unis. En 2022, l’entreprise affichait un chiffre d’affaires de 7,11 milliards de dollars.

Où se trouvent les opportunités

Nous savons donc que des prévisions ambitieuses sont émises pour l’avenir de la fabrication additive. Cependant, quelles implémentations de cette technologie constituent la base de ces prévisions ? Voici seulement quelques exemples parmi des dizaines.

Santé

Chaque être humain est unique. Ainsi, il n’existe pas de solution universelle en matière de dispositifs médicaux. Dans ce contexte, la santé constitue un exemple parfait d’industrie prête à être bouleversée par la fabrication additive.

• Besoin d’une nouvelle hanche ? L’impression 3D peut offrir une reproduction parfaite, conçue sur mesure pour le receveur.
• Besoin d’orthèses ? L’impression 3D peut fournir des inserts personnalisés pour assurer une marche correcte chez les personnes âgées, réduire les chutes, diminuer les dommages articulaires, et même aider les diabétiques.
• Besoin d’une prothèse ? L’impression 3D peut offrir aux amputés une solution économique pour retrouver l’usage de leurs membres.
• Besoin d’une chirurgie cardiovasculaire ? L’impression 3D permet la création d’implants spécifiques au patient tels que des stents et des valves, rendant les interventions plus efficaces.

En ce qui concerne la santé, la liste est longue, et c’est pourquoi ARK Invest estime qu’à côté du secteur aérospatial, elle représente l’une des implémentations les plus lucratives de la fabrication additive dans les années à venir.

Robotique / Machinerie

Alors que les robots apparaissent au cinéma dès 1918 dans « The Master Mystery », c’est dans les années 1980 qu’ils sont réellement devenus partie intégrante de la culture populaire grâce à des films comme Rocky IV et Short Circuit. La principale raison était que, bien que la technologie permettant de créer des robots parlants fonctionnels semblait encore à des décennies, elle est passée du fantasme à la réalité. En avançant rapidement jusqu’en 2023, la fabrication additive est désormais prête à jouer un rôle majeur pour concrétiser ces visions du futur, avec des projets tels qu’Atlas (comme le montre la vidéo suivante) et InMoov qui ouvrent la voie.

Le développement de tels projets est désormais grandement facilité par la fabrication additive, car les processus permettent de,

• création rentable de pièces à faible volume
• amélioration du rapport résistance/poids des composants
• élimination de nombreuses complexités d’ingénierie

Avec la recherche continue qui approfondit notre compréhension de la robotique, nous sommes bien plus proches de voir des exemples concrets que beaucoup ne le pensent. Il ne fait aucun doute qu’en regardant 5 à 10 ans dans le futur, la fabrication additive continuera de jouer un rôle important pour rendre cela réel.

Applications aérospatiales et militaires

À la mi‑2022, un navire de la marine américaine, l’USS Essex, a vu l’installation d’un ElemX. Il s’agit d’un dispositif fabriqué par Xerox, qui permet l’impression de métal liquide. Cette installation est notable, car elle est utilisée pour tester la capacité des imprimantes 3D sur site à contribuer à la « préparation opérationnelle » de ces navires.

L’utilisation des imprimantes 3D dépasse largement les opérations militaires en mer, et s’étend jusqu’aux étoiles. Non seulement des organismes gouvernementaux comme la NASA fabriquent déjà des composants de fusées grâce à la fabrication additive, mais des recherches sont menées pour tester la viabilité de la technologie dans des environnements à faible gravité. Si cela réussit, cela pourrait faciliter l’entretien des stations spatiales, des habitats extraterrestres, et plus encore.

L’attrait de la fabrication additive dans les applications militaires et aérospatiales va au-delà de la commodité de créer des pièces à la demande. À mesure que notre compréhension de la science des matériaux progresse, nous développons de nouveaux matériaux offrant des rapports résistance/poids toujours meilleurs – un facteur clé de rentabilité et d’intégrité structurelle dans les structures complexes.

Un D supplémentaire ?

Si tous les exemples précédents ne suffisent pas à vous convaincre des mérites de la fabrication additive, considérez que nous ne faisons que commencer à découvrir ces cas d’usage avec notre compréhension actuelle des sciences des matériaux.

En regardant vers 2030 et au-delà, une étape majeure que beaucoup attendent de la fabrication additive est d’ajouter un autre « D » au processus grâce au développement de l’« impression 4D ».

L’impression 4D désigne l’utilisation de ce que beaucoup appellent la « matière programmable ». Il s’agit essentiellement d’une impression 3D qui utilise un matériau réagissant à un stimulus externe (thermique, électrique, etc.) après sa création.

Une fois perfectionnés, ces processus permettront de créer des produits capables de changer de forme/taille, de s’auto‑réparer grâce à une « mémoire » structurelle, et bien plus encore.

Mot de conclusion

Bien que de nombreux produits finaux créés par impression 3D, présentés dans cet article, soient déjà disponibles aujourd’hui via des méthodes plus établies, les principaux différenciateurs résident dans l’efficacité, l’accessibilité et le coût que la technologie permet d’atteindre pour les produire.

En regardant vers l’avenir, le potentiel de la fabrication additive à bouleverser tant de secteurs et à ouvrir de nouvelles perspectives à l’ingéniosité humaine demeure une proposition séduisante. Dans cet esprit, les prévisions selon lesquelles le secteur verrait sa valeur grimper de dizaines de milliards dans les années à venir ne sont peut‑être pas aussi extravagantes qu’elles le paraissent au premier abord.