L'imprimante 3D a-t-elle des vertus économique et environnementale dans l'industrie aérospatiale: le cas Safran et Thalès

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Présentation de notre problématique

Depuis une vingtaine d’année, l’impression 3D trouve sa place dans la production industrielle. L’industrie aérospatiale a été parmi les précurseurs de ce bouleversement technologique au sein de la logistique.

La Nasa a ainsi testé des éléments de réacteurs de fusée « imprimés », et des pièces d’avion sont également produite par ce procédé. Au cœur d’une production à la pointe de la technologie, l’impression 3D trouve sa place en présentant des avantages non négligeable de temps de conception et production, tout en réduisant les intermédiaires et favorisant la personnalisation.

La problématique que nous avons choisi de développer est la suivante :

Il s’agira d’étudier tout au long de la chaine de production, l’impact de la révolution technologique que représente l’impression 3D d'une part sur le plan économique par la réduction des coûts et d'autre part sur le plan environnementale par la réduction des circuits et des intermédiaires.

Notre dossier de production

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Notre reportage



Nous tenons à remercier chaleureusement toutes les personnes qui ont participé de près ou de loin à ce projet, et particulièrement: Mr Pierre Leonetti, Responsable de la supply chain et des satellites modules de la télécommunication pour sa disponibilité et son temps consacré à notre vidéo ainsi qu'à notre responsable Mr Dominique Vian pour ses conseils. Un petit regret pour Mr Gilbert Front qui n'aura pas pu nous accorder un entretien, nous tenons à le remercier malgré tout pour son aide.

Notre article journalistique sur la problématique

Réel vecteur d'innovation, l'imprimante 3D est en train de révolutionner le monde et plus particulièrement le monde de l'industrie.

L’impression 3D existe depuis longtemps, mais elle est devenue bien moins chère et plus accessible depuis quelques années. La facilitation de ses usages a un impact déjà visible dans le secteur de l'industrie et pousse les sociétés vers une économie durable, avec une approche de plus en plus tournée vers le DIY (Do It Yourself) : je répare ce que j'achète.

Au cœur d’une production à la pointe de la technologie, l’impression 3D trouve sa place en présentant des avantages non négligeable de temps de conception et production, tout en réduisant les intermédiaires et favorisant la personnalisation.

Certains considèrent même l'imprimante 3D comme le levier de la 3ème révolution industrielle puisqu'elle remet en cause la manière de fabriquer et par la même occasion, forcer les sociétés vers une économie durable.

L'impact de l'impression 3D se fait déjà fortement ressentir dans le monde de l'aéronautique puisqu'il est possible de fabriquer des pièces complexes.

La Nasa a ainsi testé des éléments de réacteurs de fusée « imprimés », et des pièces d’avion sont également produites par ce procédé.

En France, deux des plus importantes entreprises de l'aéronautique, Thalès et Safran ont modifié leur méthode de production avec l'imprimante 3D.

Quel est l’impact de la révolution technologique que représente l’impression 3D dans le monde de l'aérospatiale, d'une part sur le plan économique par la réduction des coûts et d'autre part sur le plan environnementale par la réduction des circuits et des intermédiaires ?

 

I)             L’imprimante 3D au sein de l’industrie, en route vers la révolution

 

A)   L’histoire de l’imprimante 3D et implantation industrielle (Production additive)

Jusqu’à peu, la fabrication des objets combinait en général trois procédés : sculpture/découpe, tissage/collage et moulage/pliage.  En revanche, avec l’impression 3D, la pièce est créée en un seul passage.

L’imprimante 3D existe en réalité depuis la fin des années 1980 puisque M. Hull lança la « SLA-250 » en 1988. Cette imprimante utilisait la technique dite de la « stéréo lithographie apparatus » correspondant à un système de fabrication couche par couche, additive et sensible aux rayons U.V. Elle était employée à des fins de prototypage et d’outillage rapide.

Après ce premier lancement, de nombreux procédés de fabrication additive ont été mis au point. Mais c’est en 1996 que l’appellation « imprimante 3D » apparaît pour la première fois avec la sortie de trois nouvelles imprimantes : la « Genisys » de Sratasys, « l’Actua 2100 » de 3D system et enfin la « Z402 » de ZCorporation. C’est alors le début de la démocratisation de cette invention/innovation.

En 2000, la fabrication commence pour les pièces de production. En 2007, les particuliers peuvent dorénavant utiliser l’imprimante 3D via un service en ligne aux Pays-Bas. C’est en 2009 que ce mouvement commence en France grâce à l’entreprise « Sculpteo ».

Depuis, des milliers de pièces sont fabriquées tous les jours par les imprimantes 3D. C’est donc un procédé très utilisé et notamment par Thalès et Safran.

 

B)   Le chemin vers la 3ème révolution industrielle

Les différents et nombreux avantages que représente l’imprimante 3D dans la chaîne de production vont nous mener vers une nouvelle façon de produire et plus particulièrement dans le domaine de l’industrie. Auparavant, elle était réservée au prototypage alors que maintenant, elle produit des biens finis et s’adapte mieux aux souhaits du consommateur puisque le temps de réaction sera bien plus rapide pour corriger un défaut.

L’impression 3D va apporter des modifications à de nombreux postes de la chaîne de production comme par exemple l’assemblage. Avec cette innovation, il y a pas ou très peu d’assemblage ce qui diminue également le nombre de machines nécessaires à la réalisation de la pièce voulue. La chaîne logistique (distribution, stockage, vente) va être aussi fortement réduite comme le schéma ci-dessous nous l’explique :

 

 

<IMG src="http://www.imprimante3d.sitew.org/fs/Root/c4xhp-chaine.jpg">

Même si l’expression « révolution industrielle » est encore forte, l’impression 3D est néanmoins révolutionnaire sur le plan technique. Une fabrication par ajout de matière reste aujourd’hui une avancée technologique indéniable. L’aéronautique est d’ailleurs très touchée par cette révolution puisqu’il existe aujourd’hui environ 22 000 pièces créées par l’impression 3D dans les avions Boeing.

 

 

II)            Le début d’une production raisonnée ancrée développement durable ?

 

A)   L’impression 3D, un pas vers l’économie durable

Business déjà florissant, l'impression 3D promet de révolutionner la façon dont nous produisons, dont nous consommons, dont nous créons. En tant que révolution industrielle, l’impression 3D va engendrer la création d’emplois, et plus particulièrement de nouveaux métiers plus qualifiés tels que formateurs en logiciel de modélisation 3D ou encore opérateur de maintenance d’outil de production.

Barak Obama avait décidé il y a presque 2 ans d’investir dans la création de centres d'impression 3D pour dynamiser l'innovation et créer des emplois.
Ainsi, les nouveaux produits peuvent être crées et imprimés sur place à moindre coût, ce qui évitera une délocalisation de la production, vers lesquels le transport de marchandise est très couteux et souvent très long. 

 

 

B)   La technologie du futur qui réconcilie industrie et écologie

Le plus grand bienfait de l’impression 3D sur l’environnement est qu’elle pourrait bien permettre d’éliminer la production de masse. En effet, il devient inutile de produire en masse. La production, ou plutôt l'impression, s'effectuera en fonction des besoins permettant ainsi de limiter les invendus et réduire les stocks de pièces détachées. Cette production à la demande permettra ainsi aux entreprises de créer et imprimer des produits totalement personnalisés pour leurs clients. Ainsi, en plus de relocaliser la production au plus près du consommateur, l’impression 3D va permettre de maîtriser les coûts et de limiter le gaspillage économique.

L’impression 3D permet de créer un objet unique avec la même accessibilité et commodité habituellement réservé aux installations de fabrication massives. De plus, elle ne nécessite plus l’expédition des produits sur des distances importantes afin d’avoir accès à des mains d’œuvre peu chères.

 

Par ailleurs, l'imprimante 3D étant une technologie additive, elle réduit le gâchis inutile de matériaux, inévitable avec le procédé de découpe par lequel fonctionnent les machines-outils aujourd'hui. 

 

 

III)           Une ressource qui reste à être exploitée et améliorée…

 

A)   Des procédés à mettre au point

L’imprimante 3D intégrée à l’industrie doit faire faire à 3 problèmes majeurs que nous allons lister.

Le premier est la vitesse. La vitesse d'impression est un défi technique commun entre les différents fabricants d'imprimantes 3D. Comme l'a expliqué PwC, une combinaison de composants de haute qualité et des innovations de conception utilisée pendant le processus de fabrication peuvent améliorer l'efficacité.

 

Une majorité des imprimantes 3D, travaillent dans le plan cartésien : horizontalement et verticalement. Cela limite le mouvement, augmente la quantité de temps nécessaire pour imprimer des objets, et augmente la possibilité d’erreur.

En second vient un problème lié au produit. En effet, une imprimante 3D, ou du moins la tête de cette dernière, ne peut travailler qu’un matériel avec une seule poudre. Cela empêche l’alliage de plusieurs matériaux où seul l’alliage de composant peut faire une différence.

Enfin, il y a un souci de reproductibilité. Pendant bien longtemps, lorsque que l’impression 3D industrielle faisait son apparition, cette dernière était surtout utilisée pour le prototypage. Cela est moins valable désormais car les techniques ont évoluées mais malgré tout, il y a encore quelques problèmes de reproductibilité. La reproductibilité est le gros point noir de l’impression 3D, ce qui en fait l’empêche de se développer pleinement. Ce terme signifie que pour une même pièce, l’impression 3D ne donnera pas toujours la même qualité. Alors que de manière conventionnelle, seule la soudure (s’il y a) peut modifier de quelque peu la qualité de l’objet.

Un autre petit point mais qui reste à prouver, ceci est le remplacement humain. Les impressions 3D s’intègrent dans le grand débat de la robotisation des procédés…

B)   Les perspectives d’avenir

Qu’on se le dise, l’avenir de l’impression 3D est prometteur. Tout semble à penser que cette technique sera de plus en plus adoptée par les entreprises (et pas que !) lorsque les procédés seront plus performant et encore, moins onéreux. Seules les grandes compagnies peuvent se permettre de tels investissements (et dire que même certains sous traitent comme le cas de Thales). La NASA est même à l’avant-garde de ces procédés, son investissement est énorme. Les retombées attendues sont par ailleurs conséquentes de par les nombreux avantages cités dans ce dossier.

Par ailleurs, l'industrie de l'impression 3D aura des effets profonds sur l'économie mondiale. McKinsey Global Institute a récemment publié un rapport disant que l'impression 3D va provoquer d'importantes perturbations dans l'économie mondiale en 2025. Le cabinet d'analyse prédit qu'elle amènera de nouveaux cycles de développement de produits comme les systèmes deviendront moins chers.

En deux mots, et seulement deux, le future de l’impression 3D se définie par :

Argent & Recherche. Ce qui fera bouger les choses sera le temps alloué à la recherche pour l’amélioration des procédés dans l’optique, d’une part de rendre les machines de plus en plus accessible mais d’autres part, afin que le rendu qualitatif soit décent et qu’il soit envisageable de passer à une production quasiment 100% 3D. Une fois de plus, pour les raisons évoquées tout au long de ce dossier, l’avenir de l’impression 3D sera loin d’être une page blanche !

 

En conclusion,

Il semble évident que l'accès plus facile aux imprimantes 3D est en train de révolutionner peu à peu le monde industriel dans la façon de produire ainsi que la société avec le principe de "Do it Yourself". Au travers des cas de Thalès et Safran, nous avons découvert que la production additive avait déjà un impact sur la chaine de production. Ils font soit appel à la sous-traitance ou ouvrent tout simplement des usines spécialisées.

L'impact économique se fait ressentir : la conception et la réalisation des produits coûtent moins cher, le temps consacré à la fabrication est nettement moins important et les coûts de production et de logistique sont réduits. La chaine de production est donc révolutionnée. Néanmoins, certaines étapes de la production restent inchangées.

Les enjeux environnementaux sont touchés par cette innovation : il devient inutile de produire en masse et il y a donc moins de gaspillage. Les transports de marchandises et les intermédiaires sont réduits.

L'impression 3D est donc au centre de la révolution industrielle et y joue déjà un rôle de levier dans l'industrie. Elle représente actuellement le futur de l'industrie mais l'arrivée de l'impression en 4D, avec des méthodes encore plus efficaces, pourrait rapidement remplacer cette dernière.


Sources :

http://www.journaldunet.com/economie/industrie/imprimante-3d/

http://www.begeek.fr/impression-3d-un-1er-objet-fabrique-dans-lespace-153716

http://www.paristechreview.com/2014/04/10/impression-3d-defis-industriels/

http://www.lesechos.fr/14/11/2013/lesechos.fr/0203125992960_imprimantes-3d--le-leader-francais-devient-----americain.htm

http://www.lemonde.fr/technologies/article/2013/12/14/l-impression-3d-prete-a-revolutionner-les-industries-du-jeu_3529345_651865.html

http://technologies.lesechos.fr/transformation-digitale/comment-l-impression-3d-bouleverse-l-industrie_a-37-943.html">http://technologies.lesechos.fr/transformation-digitale/comment-l-impression-3d-bouleverse-l-industrie_a-37-943.html</a>

http://www.lenouveleconomiste.fr/limpression-3d-levier-iii-eme-revolution-industrielle-25237/

http://www.lesechos.fr/idees-debats/cercle/cercle-119404-comment-limpression-3d-va-bouleverser-les-supply-chains-industrielles-1070514.php

http://www.latribune.fr/opinions/tribunes/20140401trib000823065/comment-l-impression-3d-va-revolutionner-les-marches-industriels.html

 

 

 

Learning log : quels sont nos apprentissages lors de ce cours ?

Les apprentissages durant cette expérience ont été riches. Ainsi, parfois plus personnelle comme plus généralement, nous avons pu mettre en avant:

- L'impression 3D dans le milieu industrielle m'a fait prendre conscience des économies d'échelle offerte par cette technologie

- Les échanges sur Skem-Bank on été un bon moyen de pouvoir s'échange nos connaissances entre les campus. Cela nous as également permis de voir les projets de différents groupes

- ça m'a développé mes connaissances sur l'imprimante 3D et que en tant que journaliste, j'ai réalisé mon premier interview

- Apprentissage du codage sur Wiki (en utilisant le HTML principalement)

- Gestion de la partie montage vidéo, un travail loin d'être facile...

- Gestion d'un projet journalistique, orienté professionnel

- Applications des techniques liées au tournage d'un reportage (notamment la planification de ce dernier)




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