Perspectives économiques et enjeux de l’impression 3D


L’économie des objets imprimés

Le rapport Wohlers est un rapport publié par le consultant en impression 3D Terry Wohlers. Depuis 25 ans, cette société publie des données sur le marché de l’imprimante 3D et ses applications. Le rapport 2013 publie des chiffres intéressants sur les revenus générés par l’économie de la fabrication additive ainsi que des prévisions de croissance. En outre, des banques d’investissement et des cabinets de conseil en stratégie comme Goldman Sachs ou McKinsey ont publié, en 2013, des rapports sur l’économie de l’impression 3D nous permettant d’appréhender au ####Quels sont les chiffres de l’impression 3D ? mieux le potentiel économique de cette technologie et de déterminer ainsi si une révolution est susceptible de voir le jour. Ces études abordent également les enjeux auxquels devront faire face les fabricants d’imprimantes pour en faire une technologie innovante et adoptable par tous.

Une industrie en pleine croissance

Quels sont les chiffres de l’impression 3D ?

Selon le rapport Wohlers, l’industrie de l’impression 3D a généré, en 2012, un chiffre d’affaires de 2,2 milliards de dollars. A titre de comparaison, Google a généré en 2012 un chiffre d’affaires de 50 milliards de dollars. Si l’impression 3D apparait donc aujourd’hui comme une micro-industrie si on la compare à celle d’Internet notamment, le marché de l’impression 3D est en constante croissance depuis le début des années 2000. Le rapport Wohlers 2013 estime que l’impression 3D représentera d’ici à 2017 un marché de plus de 6 milliards de dollars, et de 10,8 milliards d’ici à 2021.

Alors que la vente d’imprimantes 3D professionnelles ne cesse de croître (7771 unités vendues en 2012 contre 6 513 en 2011 soit une croissance de 20%), ces dernières sont de plus en plus utilisées pour fabriquer des produits finis selon le rapport Wohlers 2013. On estime que 28% des revenus générés par l’industrie de l’impression 3D proviennent de la fabrication de produits ou pièces finies. Par ailleurs, l’industrie des imprimantes 3D bénéficie du dynamisme de certains pays comme les Etats-Unis qui sont de véritables précurseurs en la matière. En effet, environ 38% des imprimantes 3D déployées dans le monde se trouvent aux Etats Unis tandis que 28% sont reparties entre le Japon, l’Allemagne et la Chine. La France est loin derrière avec environ 3% du parc mondial d’imprimantes 3D, toujours selon le rapport.

<img src=”http://asset.3dilla.com/img/128.jpg” class=”img-responsive” alt=”Imprimante 3D statistiques” source: Terry Wohlers - Wholers Report <img src=”http://asset.3dilla.com/img/129.jpg” class=”img-responsive” alt=”Imprimante 3D statistiques 2” source: Terry Wohlers - Wholers Report

La répartition des revenus de l’industrie par secteur d’activité reflète les usages actuels de la technologie. Les secteurs de la médecine, de l’automobile et de l’aérospatiale représentent plus de 45% des revenus de l’industrie en 2012. A noter que 22% du chiffre d’affaires générés par l’industrie de l’impression 3D est le fait de la vente au grand public de produits de consommation : bijoux, ustensiles de cuisine, décorations, figurines et accessoires électroniques tels que les coques de smartphones.

Des acteurs importants

La puissance d’une industrie se mesure à l’aune des acteurs qui la compose. En la matière, l’industrie de l’impression 3D a vu éclore quelques acteurs majeurs qui participent activement à la démocratisation de la technologie.

La première entreprise majeure est Stratasys. Plus important distributeur d’imprimantes 3D en termes d’unités vendues, elle est aujourd’hui valorisée à plus de 3 milliards de dollars après une fusion réussie avec le fabricant Objet. Largement majoritaire sur le marché des imprimantes 3D professionnelles (imprimantes de plus de $5.000) avec plus de 50% des ventes, Stratasys s’attaque en 2013 au marché des imprimantes 3D pour particuliers avec le rachat de l’entreprise Makerbot pour plus de 400 millions de dollars. Avec plus de 1.400 employés à travers le monde (Etats Unis, Chine, Israël notamment) et un revenu estimé à plus de 400 millions de dollars, Stratasys est aujourd’hui le Google de l’impression 3D.

Autre acteur du paysage de l’industrie, 3D Systems est le deuxième plus important vendeur d’imprimantes 3D derrière Stratasys. Très dynamique, cette entreprise, dont le chiffre d’affaires est de 500 millions de dollars en 2012, en hausse de 40% par rapport à 2011, s’est lancée à la conquête de l’industrie par une série de rachats depuis 2010. 3D Systems fabrique notamment l’imprimante 3D personnelle Cube qui, avec son design épuré, apparait comme une des premières imprimantes 3D accessible au grand public.

La seconde catégorie d’acteurs majeurs de l’impression 3D sont les entreprises offrant des services d’impression 3D. Sculpteo, i.materialise, Shapeways, Ponoko et bien d’autres sont considérés comme les usines de demain puisqu’ils offrent un accès à leur parc d’imprimantes 3D et rendent la création d’objets en 3D accessible à tous. En 2012, ces services ont généré un chiffre d’affaires de 2 milliards de dollars (source).

Si les perspectives de croissance de l’industrie sont encourageantes (40% d’augmentation du revenus provenant des ventes d’imprimantes 3D personnelles et professionnelles), son véritable impact sur l’économie est encore difficile à jauger. Pour Rajeev Kalkurni, Vice-Président de 3D Systems, la barrière majeure à l’adoption de l’impression 3D est l’absence d’une application populaire qui rendrait le procédé amusant, facile d’accès et partageable. Il n’est pas étonnant que de nombreux acteurs de l’impression 3D s’efforcent de trouver cette application (« killer app »). Terry Wohlers pense que les gens seront prêts à payer le prix fort pour des produits customisés imprimés en 3D mais ne croient pas en l’adoption massive de l’imprimante 3D dans chaque foyer. On peut alors s’interroger sur les perspectives économiques de l’impression 3D et les enjeux auxquels devra faire face l’impression 3D afin de devenir une technologie de rupture.

Les perspectives économiques

On estime que l’impression 3D pourrait générer des retombées économiques de 230 à 550 milliards de dollars par année d’ici à 2025. Les applications impactées seraient, dans l’ordre, la fabrication de produits de consommation, suivie par la fabrication de produits finis dans l’industrie, puis la fabrication de moules pour fabriquer des objets.

Pour le cabinet de conseil McKinsey, l’impression 3D pourrait avoir un impact significatif sur certaines catégories de produits de consommation, comme les jouets, les accessoires, les bijoux et les chaussures. Le principal changement proviendrait de la réduction du coût lié au raccourcissement de la chaîne de production et de la valeur ajoutée de l’objet ainsi créé, qui serait personnalisé et donc unique. Les ventes mondiales de produits de consommation pourraient croître à 4 000 milliards de dollars en 2025 et le cabinet estime que les consommateurs pourront imprimer ou faire imprimer en 3D entre 5 à 10% de ces produits en 2025.

En ce qui concerne la fabrication industrielle, les techniques de fabrication traditionnelles conserveront de nombreux avantages par rapport à l’impression 3D. En revanche, la fabrication de produits complexes, hautement personnalisables, tels que les implants médicaux ou certains composants d’avions, pourrait représenter un marché de 770 milliards de dollars par an d’ici à 2025, et il est estimé que 40% de ces produits seront imprimés en 3D. Enfin, les imprimantes 3D joueront un rôle important dans l’accélération du processus de fabrication traditionnel via la fabrication de moule.

Bien que les estimations présentées ci-dessus restent hypothétiques, il nous faut prendre conscience de l’impact potentiel de l’impression 3D et replacer la technologie dans un contexte économique mondialisé. Alors que l’Internet regorge d’articles sur l’impression 3D et sa capacité à révolutionner la fabrication traditionnelle, ces chiffres nous prouvent que la technologie n’est pas encore mature et prête à remplacer nos produits de consommation fabriqués dans les pays à bas coût de main d’œuvre. Ainsi, bien que le potentiel de la technologie soit réel, l’impression 3D devra relever de nombreux défis si elle veut parvenir à s’imposer comme une réelle alternative à la production de masse et donner raison aux analystes qui la perçoivent comme « la 3ème révolution industrielle».

Les enjeux et freins au développement de la technologie

Pour devenir une technologie adoptée par un grand nombre, l’impression 3D a de nombreux défis à relever. La plupart d’entre eux sont liés à son adoption par les particuliers : l’imprimante 3D reste en 2013 un objet complexe à manipuler, présentant de nombreuses limites aussi bien en termes de coût que de qualité de fabrication.

Le choix des matériaux

Aujourd’hui, l’impression 3D à domicile se cantonne au plastique (ABS ou PLA), ce qui limite considérablement le champ des possibles. Imprimer des objets en céramique ou en métal via une imprimante 3D personnelle est encore futuriste. De plus, les matériaux disponibles pour l’impression 3D sont limités : on ne peut aujourd’hui utiliser que 200 matériaux en 3D alors que plus de 1000 sont disponibles sur le marché. Enfin, l’impression 3D multi-couleur en est encore à ses balbutiements. Les imprimantes 3D professionnelles capables d’imprimer en couleur sont peu nombreuses (Zcorp 150 notamment) et coûteuses. Mais la technologie progresse vite : la première imprimante 3D personnelle capable d’imprimer des objets en plusieurs couleurs a vu le jour en Angleterre il y a quelques mois .

Enfin, le prix des matériaux est encore élevé – environ 50% plus chers que les matériaux pour imprimantes professionnelles - puisqu’ils sont à adapter à la machine et au procédé d’impression. Le développement de nouveaux matériaux et la réduction de leur prix est donc un des enjeux principaux auquel la technologie devra répondre pour se développer.

Vitesse et qualité d’impression

L’impression 3D est encore un procédé très lent comparé aux méthodes de fabrication traditionnelle. Même pour de petits objets, le procédé peut prendre plusieurs heures. Sans compter que l’impression n’est pas toujours de qualité et requiert une phase de finition : polissage, nettoyage, etc…

De plus, les objets imprimés en 3D sont parfois instables et se déforment avec le temps, particulièrement les objets fins et allongés.

Enfin, la reproductibilité des objets 3D imprimés n’est pas évidente. D’une impression à l’autre, le matériau peut réagir différemment en fonction des conditions d’impression et présenter de légères différences de formes. Cela pose problème dans le milieu industriel ou la précision dans la finition des pièces désirées est un des premiers critères de qualité.

Accessibilité

La mise en route d’une imprimante 3D personnelle est une manipulation encore complexe à réaliser, malgré l’arrivée sur le marché d’imprimantes 3D comme la Cube ou la Makerbot Replicator plus faciles d’utilisation. De plus, la création de modèle 3D et la complexité des formats d’exportation sont des barrières à l’adoption massive de la technologie. Le succès de l’impression 3D dépend aussi de l’amélioration des logiciels de conception de fichier 3D, de scanners 3D et autres outils liés à la technologie (logiciel de l’imprimante 3D, etc…). Enfin, les imprimantes 3D personnelles ne sont pas à 100% fiables. Il n’est pas inhabituel de voir des impressions échouer pour plusieurs raisons : matériau non adapté, mauvais calibrage de l’imprimante, absence de « support » lors de l’impression du fichier 3D, etc… .

Sécurité

L’imprimante 3D utilise des extrudeuses qui chauffent la matière a plus de 200°C et des lasers qui solidifient la matière. C’est donc une machine à utiliser avec précaution et à ne pas mettre à la portée de tous. De plus, l’impression 3D provoque l’émission de particules ultrafines, similaires à celles d’une cigarette. Des scientifiques de l’université de l’Illinois ont remarqué que des concentrations élevées de ces particuliers peuvent être à l’origine de cancer des poumons, d’accidents cardiovasculaires et de graves formes d’asthme . C’est pourquoi les chercheurs incitent à la prudence quand vous utilisez votre imprimante 3D et conseillent de placer l’imprimante 3D dans une pièce aérée et ventilée.

Ainsi, si la croissance de l’industrie de l’impression 3D témoigne d’un réel potentiel de la technologie, de nombreuses barrières seront à lever afin que l’imprimante 3D devienne l’outil d’une nouvelle révolution industrielle qui va changer la façon dont nous fabriquons les objets. Mais la technologie de l’impression 3D n’est pas cantonnée à l’industrie et la fabrication d’objets. Aujourd’hui, les plus belles promesses de la technologie résident dans des domaines bien différents, notamment le secteur médical. Ce qu’on l’on appelle le bio-printing ou l’impression de tissus vivants est un des secteurs les plus porteurs pour la technologie. France 2 a d’ailleurs fait, en juillet 2013, un reportage spécial sur l’impression en 3D de tissus et organes vivants. La suite de cet ouvrage sera donc dédiée aux applications les plus incroyables de l’imprimante 3D : médecine, architecture et gastronomie notamment.