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Oct 31, 2023

Enquête auprès des dirigeants de l'industrie de l'impression 3D 2023, les experts de la fabrication additive relèvent les plus grands défis d'ingénierie de la prochaine décennie

Notre premier article s'est penché sur l'avenir de l'impression 3D, avec des

Notre premier article s'est penché sur l'avenir de l'impression 3D, avec des experts de la fabrication additive regardant dans une boule de cristal pour prévoir les tendances pour 2023 dans l'industrie.

L'enquête 2023 3D Printing Industry Executive élargit le champ d'application et pose deux questions aux initiés de l'impression 3D. Quel est le plus grand défi technique de la prochaine décennie ? Quelle technologie sera nécessaire pour résoudre ce problème ?

Les approches pour répondre à cette question variaient, certains ont choisi de relever des défis spécifiques à l'avancement de la fabrication additive dans les dix prochaines années. Les dirigeants pensent avant tout aux approches visant à réduire le coût par pièce, à garantir le maintien de la qualité et à la manière dont la FA peut tirer pleinement parti de ses principaux avantages ? L'automatisation des processus et la combinaison d'approches d'IA à l'écosystème additif, y compris les systèmes de gestion de production intelligents, la conception de pièces et les réseaux de neurones informés par la physique, sont couvertes. Quel est le lien entre la loi de Moore et l'impression 3D et quelles sont les technologies en plein essor ? Pour lier le tout, un mot récurrent : Production.

D'autres répondants adoptent une approche alternative. Quelle est la situation dans son ensemble et comment la technologie sera-t-elle déployée pour résoudre les problèmes mondiaux critiques tels que la décarbonisation, l'électrification des transports, la production d'énergie verte et l'industrie 4.0 ? Qu'est-ce que la combinaison de l'impression 3D avec des technologies émergentes telles que la découverte de matériaux informatiques, la biologie synthétique ou la robotique apportera ?

Encore une fois, un large éventail de personnes interrogées ont été interrogées, des utilisateurs finaux tels que Czinger Vehicles aux plus grands fabricants de systèmes d'impression 3D, de logiciels et de matériaux. Et malgré l'image présentée, aucune n'a mentionné les voitures volantes. Installez-vous et profitez des conseils des experts ci-dessous.

Que prédisent les experts en impression 3D pour 2023 ? Lisez la première partie de notre enquête annuelle auprès des dirigeants de l'industrie de l'impression 3D ici. Abonnez-vous à notre newsletter gratuite pour recevoir régulièrement des nouvelles, des analyses et des informations sur la fabrication additive.

Vous voulez ajouter votre point de vue ? Nous accueillons les contributions de tous les acteurs de l'industrie, contactez-nous.

Dr Brent Stucker, directeur de la technologie - Fabrication additive, 3D Systems

Je crois que le plus grand défi technique de la prochaine décennie sera l'électrification des transports. Cela est dû au fait que l'électrification des véhicules présente des défis importants associés à la production d'énergie, à la stabilité du réseau, à la charge distribuée des véhicules, à la technologie des batteries et à l'optimisation des composants du véhicule pour la propulsion électrique plutôt que la propulsion à combustion interne. Nous voyons déjà la fabrication additive (FA) jouer un rôle dans chacun de ces domaines, mais je pense que la FA a encore un rôle plus important pour accélérer la production et les performances des véhicules ainsi que la production, la transmission et le stockage d'électricité.

Pour que la FA ait un impact encore plus important, il sera nécessaire de faire des progrès significatifs dans les technologies, les matériaux et les processus. Je pense que la possibilité d'utiliser plusieurs matériaux dans un seul système pour créer des formes multi-matériaux complexes avec une précision et une productivité plus élevées sera un facteur clé.

Lorsque l'on pense à la production d'énergie et au réseau, l'objectif est de capter un pourcentage plus élevé de l'énergie entrante, qu'elle soit solaire, éolienne, fossile, hydroélectrique ou nucléaire. Pour obtenir une capture d'énergie plus efficace, nous avons besoin de pièces métalliques complexes à partir de matériaux à haute température. La FA facilite cela tout en permettant des gains d'efficacité grâce à la consolidation des pièces. Cela sera également utile pour les composants clés du réseau tels que les interrupteurs et les transformateurs.

Toute cette énergie que nous avons maintenant générée et distribuée doit être stockée dans des batteries et utilisée efficacement pour alimenter le véhicule. Je prévois que la FA jouera un rôle essentiel dans la production de batteries et de moteurs électriques de nouvelle génération. Les conceptions de batterie actuelles impliquent des couches complexes de plusieurs matériaux ; en tant que telle, une approche de fabrication additive multi-matériaux compatible avec les matériaux pertinents pour la batterie à des résolutions de caractéristiques pertinentes pour la batterie pourrait bouleverser la conception de la batterie. De même, les moteurs électriques pourraient passer de conceptions presque monolithiques à des bobines intégrées intégrées dans des éléments structurels ou d'autres composants. Cela peut entraîner une meilleure gestion thermique ainsi qu'un poids réduit, ce qui peut à son tour contribuer à améliorer l'efficacité et les performances. La possibilité de traiter plusieurs matériaux dans la même imprimante 3D amène la consolidation et l'efficacité des pièces à un tout autre niveau pour les batteries et les moteurs électriques. De plus, les avantages standard de la FA pour d'autres industries, notamment la capacité de commercialiser de nouveaux produits plus rapidement avec moins d'assemblage et de travail manuel, peuvent aider à accélérer les transformations des véhicules électriques à mesure que la demande augmente.

Guy Menchick, directeur de la technologie, Stratasys

Alors que les fabricants du monde entier continuent de ressentir la pression de l'augmentation des coûts tout au long de la chaîne d'approvisionnement, le plus grand défi à surmonter, presque universellement, est de pouvoir réduire les coûts pour rester compétitifs. Pour l'impression 3D en particulier, il en va de même : il est essentiel de continuer à réduire le coût par pièce, afin que nous puissions continuer à remplacer la fabrication traditionnelle par la fabrication additive dans davantage d'applications. Dans le même temps, nous devons maintenir et améliorer les propriétés essentielles qui sont critiques pour les performances, telles que la précision, la finition de surface et les propriétés mécaniques. Cela dépend principalement de deux facteurs clés : les systèmes et les matériaux.

Afin de réduire les coûts du système, nous devons interrompre la corrélation étroite entre les technologies jet d'encre et DLP entre la résolution, le débit et le prix. L'augmentation de la résolution signifie des gouttes plus petites. Les petites gouttes ralentissent le débit. Pour compenser, plus de têtes d'impression sont souvent ajoutées, ce qui augmente le prix. Heureusement, ces technologies d'impression 3D ont suivi la «loi de Moore», ce qui signifie essentiellement que les vitesses et les capacités du système doubleront environ tous les deux ans sans aucune augmentation des prix d'origine. En un mot, cela signifie que de nombreuses solutions Stratasys permettant actuellement la production de pièces industrielles - du P3 au SAF et plus - seront toutes prêtes à bénéficier d'un gain de performance significatif dans les années à venir, sans que cela se reflète nécessairement dans le coût de base.

Nikolai Zaepernick, directeur commercial et directeur général, EOS

Un grand défi se situe du côté des coûts. Tirer le meilleur parti de la fabrication additive pour une production à grande échelle et des possibilités de durabilité nécessite de garder à l'esprit les préoccupations des résultats. Le défi consiste à réduire le coût par pièce tout au long de la chaîne de valeur tout en tenant ses promesses de qualité.

Pour commencer, il existe un énorme potentiel pour réduire le coût par pièce et ouvrir de nouvelles applications en réduisant les supports dans l'impression 3D métallique. En passant au sans support, nous améliorons le processus de FA sur le plan économique, environnemental et en termes de temps. (Ne pas avoir besoin de construire des supports pendant la construction signifie que moins de matériau dans le lit de poudre sera fondu, cela augmente le taux de construction et les coûts de retrait du support.)

À l'avenir, de nouveaux outils logiciels gratuits de support aideront à créer des paramètres et des stratégies d'exposition encore meilleurs pour optimiser davantage le processus de production. Cela inclura un temps d'exposition plus court, moins de consommation de matériaux et une économie de ressources de post-traitement.

Frank Carsten Herzog, fondateur et directeur général, groupe HZG

Le plus grand défi d'ingénierie sera de transférer les processus d'impression 3D à la production industrielle. Cela implique d'atteindre un niveau élevé de fiabilité, de personnalisation, de reproductibilité et de rapidité dans la production de FA, tout en réduisant les coûts afin qu'il puisse être utilisé pour la fabrication à grand volume de pièces et de produits. Une tâche énorme !

En ce qui concerne les imprimantes 3D, nous verrons davantage de machines qui combinent avec succès les avantages des systèmes établis qui fonctionnaient jusqu'à présent dans des solutions distinctes. Précision contre vitesse, robustesse contre ouverture aux matériaux – ces points ne seront plus mutuellement exclusifs, rendant la technologie attrayante pour un plus large éventail de clients.

Il existe également un fort potentiel pour les logiciels. L'effort de conception manuel élevé sera réduit par un logiciel intelligent, par exemple. Les utilisateurs en bénéficieront, tout comme la production, car les machines pourront être contrôlées plus efficacement.

Dr Gregory Hayes, vice-président principal, Technologie appliquée, EOS Amérique du Nord

L'un des plus grands défis d'ingénierie auxquels nous serons confrontés en tant qu'industrie au cours de la prochaine décennie sera la complexité de l'énergie, en particulier la production d'énergie verte et le stockage de l'énergie. L'éolien, le solaire, la fusion et la fission ont tous des défis de fabrication qui nécessitent une fabrication additive en raison de leurs composants uniques et de conception complexe. En outre, la diminution de la consommation d'énergie grâce à la fabrication distribuée peut favoriser la nouvelle production d'énergie en nécessitant moins d'énergie à l'échelle mondiale. L'impact environnemental sera également un défi alors que nous continuons à développer de nouvelles solutions, en tirant parti de la nature dérivée bénéfique de la FA pour réduire l'empreinte de l'organisation cliente sur notre environnement.

André Wegner, PDG, Authentifier

Le plus grand défi d'ingénierie est de raccourcir le temps qu'il faut pour transformer une idée en pièce. Tous les autres défis de fabrication et d'ingénierie viennent en second, car le raccourcissement de ce cycle nous permettra de développer de meilleurs produits, plus durables, adaptés aux réalités locales. Trois technologies sont essentielles pour y parvenir :

Tout d'abord, nous devons développer une sémantique qui nous permettra de communiquer des idées en mots, et non en géométries. Les dessins géométriques, même annotés, sont des boîtes noires qui ne communiquent clairement qu'une fraction des idées utilisées pour les générer. Les chauffeurs clients, les restrictions de machines/matériaux et l'expérience en ingénierie sont tous perdus. Une nouvelle sémantique qui nous permet de communiquer avec des mots permettrait aux algorithmes de déterminer de nouvelles options de fabrication lorsqu'une entrée change - comme décrit ci-dessous.

Deuxièmement, nous devons fournir des outils algorithmiques généralisés qui nous permettent de prendre l'entrée sémantique et de définir les processus de production, les paramètres et les conceptions. Ces outils sont déjà en développement, mais sont peu utilisés au-delà de l'optimisation de la topologie. Cela doit changer - la vitesse et le volume de données désormais disponibles pour prendre des décisions de production à partir de sources historiques, de production ou d'utilisation dépassent les capacités et l'imagination humaines.

Troisièmement, nous avons besoin de machines pleinement capables d'exprimer leurs capacités. Non seulement tel que conçu, mais basé sur le profil d'utilisation et l'environnement. Les algorithmes doivent pouvoir interroger : Compte tenu de votre profil d'utilisation, quelle tolérance êtes-vous capable de maintenir ?, ainsi que de nombreuses autres requêtes.

Wayne Davey, responsable mondial de la mise sur le marché, HP Personnalisation et impression 3D

L'un des défis les plus évidents auxquels nous serons confrontés non seulement dans les années, mais dans les mois à venir, est celui du changement climatique. Alors que nous entrons dans la nouvelle année, le développement durable continuera d'être une priorité pour les marques et les entreprises, qui passeront d'une simple tendance à une exigence. Par conséquent, à mesure que les organisations accélèrent leurs initiatives de développement durable, les fabricants, les marques et les autres organisations doivent examiner leurs processus commerciaux et de flux de travail de manière globale, pour s'assurer qu'ils fournissent des solutions de bout en bout avec un impact environnemental moindre. Cela inclut tout, depuis les matériaux qu'ils proposent et leur source d'approvisionnement et comment ils recyclent ou réutilisent ces matériaux, jusqu'à la technologie de fabrication qu'ils utilisent et comment ils traitent les déchets.

L'impression 3D est une option viable pour aider les entreprises à se transformer en entreprises plus durables. Selon le rapport sur les tendances de la fabrication numérique de HP, environ 50 % des décideurs mondiaux de la fabrication numérique et de la 3D souhaitent explorer davantage la technologie pour son impact sur la promotion d'une économie circulaire, et donc réduire le nombre de matériaux utilisés dans la production et simplifier et créer une valeur supplémentaire à partir des systèmes de production.

La fabrication additive prouve sa capacité à le faire dans l'industrie de l'emballage. Il offre une option pour aider les entreprises à prendre des décisions plus intelligentes tout en utilisant des solutions plus durables. La fibre moulée est largement reconnue comme une alternative écologique et biodégradable aux emballages en plastique traditionnels, et élimine le besoin de méthodes d'élimination des matériaux nocifs.

La technologie d'impression 3D devra continuer d'évoluer, ouvrant des opportunités d'utilisation dans de plus en plus d'industries et pour une plus large gamme de produits. Avec la trajectoire de l'industrie de l'impression 3D jusqu'à présent, il semble probable que la technologie continuera d'innover et de se mettre à niveau, permettant à des cas d'utilisation plus excitants d'émerger.

Dr A.S. John Homa, PDG, Lithoz

Au cours de la prochaine décennie, il y aura une véritable « course à l'efficacité » pour surmonter le plus grand obstacle auquel l'humanité est actuellement confrontée : le changement climatique.

Travailler à des solutions respectueuses de l'environnement et surmonter ces problèmes sera la principale priorité de l'ingénierie au cours de la prochaine décennie. L'approvisionnement en énergie renouvelable, l'utilisation de matériaux nouveaux et plus durables et, surtout, la réduction de la quantité d'énergie requise pendant la production sont les principales priorités des entreprises à l'heure actuelle - et la clé de tout cela est une efficacité accrue.

Ainsi, les innovateurs considéreront de plus en plus la céramique comme une solution puissante et durable qui peut suivre le rythme des exigences de l'innovation technologique. Les avantages intrinsèques des céramiques par rapport aux métaux et aux polymères en termes de durabilité, de biocompatibilité et de flexibilité prouvent qu'elles gagnent une part croissante du marché et offriront un véritable coup de pouce dans la course à l'efficacité.

D'un point de vue technologique, l'impression 3D va dans un premier temps reconcevoir des pièces existantes pour être plus performantes. Dans un second temps, les industriels utiliseront cette technique pour créer une toute nouvelle génération de composants durables et performants.

Bien que cette technologie soit utilisée pour améliorer les pièces, il est également important de faire progresser la technologie elle-même. Les prochaines générations de techniques d'impression 3D seront développées et publiées au cours de la prochaine décennie, permettant la réalisation toujours plus rapide de composants de plus en plus complexes et précis.

Bas de Jong, COO, 3YOURMIND

Alors que les modèles de fabrication distribuée continuent d'évoluer et d'être de plus en plus adoptés, l'un des plus grands défis d'ingénierie sera de normaliser les processus de production pour la fabrication additive et de qualifier les pièces à l'échelle. Aujourd'hui, de nombreux fabricants équipés de la technologie d'impression à la demande utilisent des méthodes ou des unités de mesure propriétaires. Dans un modèle de fabrication distribuée, cette pratique présente des défis de réplication de pièces dont la qualité et les performances peuvent varier selon les sites de production ou les fournisseurs de pièces.

Pour résoudre ce problème, il faut adopter une approche à deux volets. Premièrement, il doit y avoir l'adhésion des principaux fabricants d'équipements d'origine et des fabricants de matériaux pour collaborer avec les organisations de normalisation afin de créer une vision unifiée des pratiques à normaliser et pourquoi. En outre, les fournisseurs de logiciels et de machines joueront un rôle essentiel dans l'exécution de ces normes de production sur différents outils logiciels tout en protégeant les informations de propriété intellectuelle.

Bien que le défi repose moins sur les ingénieurs pour trouver des solutions, cela créera un effort de collaboration substantiel entre les entités de fabrication protégeant les brevets de conception et les recettes de production et les vendeurs et fournisseurs qui fournissent des services dans plusieurs régions ou organisations.

Sona Dadhania, analyste en impression 3D, IDTechEx

La transition des infrastructures énergétiques des sources d'énergie fossiles vers les sources d'énergie renouvelables est essentielle à la lutte contre le changement climatique. Il existe toute une série de technologies nécessaires à la mise en œuvre des énergies renouvelables, dont l'une est le stockage de l'énergie, un sujet souvent abordé à IDTechEx. Par exemple, la demande de batteries pour le stockage d'énergie stationnaire augmente car les réseaux électriques doivent stocker l'électricité excédentaire générée à partir de sources d'énergie telles que le photovoltaïque. De plus, la capacité de production d'énergie renouvelable, à travers de nombreuses sources telles que le solaire, l'éolien et le nucléaire, doit augmenter considérablement pour réussir à réduire la dépendance à l'énergie produite par les combustibles fossiles.

La fabrication additive est un contributeur important pour faciliter cette transition vers les énergies renouvelables. Non seulement la fabrication additive peut être utilisée pour améliorer les performances, l'efficacité et la sécurité de certaines sources d'énergie durables comme les éoliennes, mais elle peut également être utilisée pour réduire les coûts d'installation des sources d'énergie renouvelables, accélérant ainsi cette transition.

De plus, les avantages traditionnels de l'impression 3D tels que la personnalisation des pièces et la possibilité d'une fabrication et de chaînes d'approvisionnement localisées aideront la transition vers les énergies renouvelables à se produire à l'échelle mondiale.

Kevin Nicholds, PDG, Equispheres

Au cours de la prochaine décennie, nous devons transformer nos systèmes de production et notre consommation d'énergie en un modèle durable. Il s'agit d'un défi global qui n'aura pas de solution unique, mais la fabrication additive sera un catalyseur important de la gamme de solutions qui rassemblent des chaînes d'approvisionnement plus efficaces et résilientes, un transport et une production plus économes en énergie alimentés par une énergie durable, des niveaux plus élevés de recyclabilité et moins de production de déchets.

En permettant des conceptions plus efficaces et complexes, l'impression 3D permet des solutions telles qu'une technologie de batterie améliorée et des véhicules plus légers et plus solides. Il a également le potentiel d'être une option de fabrication plus durable, mais pour réaliser cet avantage à l'échelle dont nous avons besoin, il faut une adoption plus large et des efficacités considérablement améliorées.

Je pense que la solution est la collaboration. Apportez les connaissances de fabrication de personnes qui font de la fabrication à grande échelle depuis des décennies et utilisez ces connaissances pour concevoir des systèmes et des processus de fabrication additive. Alors que la FA évolue principalement à partir d'une technologie de R&D et de prototypage, nous constatons davantage de travail d'équipe. Les entreprises et les particuliers ayant une longue histoire de fabrication envisagent le paradigme de la FA d'une nouvelle manière, ce qui a conduit à davantage d'innovations.

Je pense que nous devons continuer à pousser la collaboration entre les experts en technologie et les experts en fabrication pour accélérer l'adoption de la FA d'une manière qui la rendra plus capable d'aider à résoudre les grands défis, en étant plus rapide, plus rentable et plus durable en tant que processus de fabrication.

John Kawola, PDG, Boston Micro Fabrication

Bien qu'il existe de multiples obstacles techniques, la science des matériaux et le contrôle complet des processus en boucle fermée doivent atteindre un niveau permettant de garantir que l'impression 3D peut répondre aux besoins techniques et aux exigences de contrôle/qualité exigées par les fabricants. La plupart des matériaux d'impression 3D sont des approximations de matériaux de qualité technique standard. Ces approximations doivent être plus alignées. Le contrôle des processus est mis en œuvre dans la fabrication depuis de nombreuses années. Il doit y avoir un développement pour appliquer cela plus sérieusement à l'additif.

Krzysztof Wilk, directeur R&D, 3DGence

Les années précédentes nous ont montré à quel point les chaînes d'approvisionnement actuelles sont fragiles. Les entreprises rechercheront des économies de matériel et de logistique et maintiendront un haut niveau de sécurité pour l'approvisionnement en composants. Pour rendre cela possible, les entreprises adapteront leur infrastructure en l'équipant de systèmes de gestion de production intelligents basés sur l'IA, maximisant l'efficacité des parcs de machines locaux et distribués. La diffusion des technologies de fabrication modernes permettra de réduire les stocks de matériaux. Numérisation des entrepôts et production à la demande soutenue par l'IA et l'apprentissage automatique, la réalité virtuelle et augmentée, tous ces outils vont être cruciaux dans la fabrication moderne. Un rôle essentiel dans le développement de la technologie sera joué par la transition énergétique, accélérant l'émergence de solutions modernes qui augmentent l'indépendance énergétique tout en ayant un impact positif sur la réduction du changement climatique.

De plus, au cours de la prochaine décennie, il sera possible de s'attendre à ce que le développement de nouvelles technologies énergétiques et de fabrication soutienne l'expansion des infrastructures au-delà de notre planète. De nouveaux systèmes de production, le stockage d'énergie, la fabrication automatisée d'équipements et de pièces détachées dans l'espace ou la construction d'habitats sur d'autres planètes à partir de matières premières disponibles localement permettront une expansion toujours plus importante des activités humaines au-delà de la planète d'origine.

Arjen Evertse, directeur général des ventes EMEA, Mimaki Europe

Du point de vue de Mimaki, il élargit les matériaux que nous pouvons utiliser dans notre impression 3D, ce qui portera notre technologie 3D vers de nouveaux sommets, élargissant considérablement les applications possibles. S'assurer que, quelles que soient les caractéristiques du matériau, ils sont capables de passer à travers une tête à jet d'encre, sans compromettre la stabilité ou la qualité d'impression, sera un défi de taille. Savoir quelle technologie sera nécessaire pour résoudre ce problème est certainement une autre partie de ce défi, nécessitant une recherche matérielle et un développement technologique importants.

Ted Sorom, PDG et co-fondateur, Mantle

Le plus grand défi technique de la prochaine décennie est également la plus grande opportunité qui se profile ; comment exploiter la puissance des logiciels d'intelligence artificielle (IA) pour remodeler le monde de la fabrication. De plus en plus, les équipements de fabrication sont capables de collecter des données de processus critiques, mais il reste à déterminer comment tirer le meilleur parti de l'IA pour analyser ces données et modifier de manière proactive les processus de fabrication de manière à augmenter l'efficacité et la productivité, tout en réduisant les coûts.

Dr Cora Leibig, PDG et fondatrice, Chromatic 3D Materials

Le plus grand défi d'ingénierie de la prochaine décennie sera de créer une robotique capable d'accomplir des tâches complexes avec des instructions simples - par exemple, des outils pour aider les personnes âgées dans les tâches ménagères. Pour y parvenir, nous aurons besoin d'une technologie de fabrication qui peut être adaptée pour répondre à des demandes très spécifiques.

Gavin Jeffries, Fondateur et CTO, Fluicell AB

Au cours de la dernière décennie, l'impression 3D est passée d'un outil de prototypage pour faciliter le processus de conception à une technologie de fabrication essentielle, permettant de fabriquer des pièces fonctionnelles de manière impossible avec des outils conventionnels.

Au cours de la prochaine décennie, je m'attendrais à voir une transition similaire se produire dans l'espace de la bio-impression 3D, où nous passerons de simples démonstrations de construction d'impression de matériel biologique à la génération de sections de tissus vivants essentielles pour le développement pharmaceutique ainsi que pour l'utilisation thérapeutique. L'accent sera probablement mis sur les tissus humains spécifiques au patient, qu'ils soient allogéniques ou autologues, en mettant l'accent sur l'établissement de solutions bio-imprimées personnalisées.

Lors de la construction de tissus spécifiques au patient, la bio-impression 3D n'est que la première étape d'un processus complexe. Des technologies devront être établies pour surveiller, contrôler la qualité et évaluer la fonction d'échantillons uniques. Celles-ci devront probablement être des techniques non destructives et idéalement sans contact, telles que les microscopes à phase holographique et la surveillance de l'impédance électrique, pour préserver l'intégrité et la fonction des tissus. De nouvelles technologies d'administration devront également être mises en place pour utiliser les avantages thérapeutiques tout en protégeant les tissus des réponses immunitaires.

Les réseaux nationaux et les organismes de réglementation commencent maintenant à participer à ce voyage, et des réponses sont maintenant observées par des actions telles que la loi de modernisation de la FDA de 2022 et la montée en puissance d'entités telles que les réseaux ATMP (produits médicaux thérapeutiques avancés) et la mise en œuvre des 3R (réduire, remplacer, affiner), tous deux axés sur la transition vers l'utilisation de tissus conçus au lieu d'animaux ou de systèmes biologiques simples.

Luo Xiao-fan, PDG, Polymaker

Pour la plupart des technologies de fabrication additive, je pense que la complexité des processus reste le plus grand défi technique. Contrairement à la plupart des technologies de fabrication traditionnelles, l'impression 3D comporte de nombreuses variables de processus et il existe une relation fortement couplée entre le processus, le matériau et la structure géométrique. le paradigme traditionnel de développement et d'optimisation des processus ne peut plus s'adapter aux caractéristiques de processus très complexes de l'impression 3D. Cela a également conduit à une série de défis auxquels l'industrie de l'impression 3D est toujours confrontée : le développement et l'optimisation des processus prennent beaucoup de temps, le contrôle des processus d'impression est difficile, la cohérence de la qualité est faible, les performances sont imprévisibles, etc.

Pour résoudre ce problème, cela nécessite la coordination de nombreuses technologies. Tout d'abord, nous devons améliorer la construction du modèle physique du processus d'impression. Le milieu universitaire a fait beaucoup de travail ces dernières années, et il faut dire qu'une bonne base a été jetée. Ce qu'il faut ensuite, c'est développer un logiciel de simulation basé sur ces modèles physiques précis et vérifiés comme outil principal pour étudier le processus d'impression 3D, et en même temps établir une base de données standardisée et correspondante d'équipements, de matériaux et de processus. Avec cette base, l'application du développement, de l'optimisation et du contrôle des processus peut être construite sur la base de technologies spécifiques et d'exigences d'application ; les possibilités techniques ici sont relativement riches, et elles peuvent être combinées avec l'intelligence artificielle et la science des données pour obtenir une optimisation efficace des processus, elles peuvent également être combinées avec la surveillance en ligne du matériel pour réaliser un contrôle en boucle fermée du processus d'impression, et peuvent également être connectées avec un logiciel de conception pour former une boucle fermée complète de la conception à la production.

La réalisation des technologies ci-dessus nécessite beaucoup d'investissements et d'efforts multidisciplinaires, mais c'est aussi le seuil technique qui doit être résolu pour que la fabrication additive réalise davantage son potentiel et devienne véritablement une technologie de fabrication courante. Nous (Polymaker) avons également fait beaucoup d'investissements et fait beaucoup de progrès avec de nombreux partenaires au cours des dernières années. En 2023, nous aurons des solutions plus profondes pour faire face au marché, et ici vous pouvez également vous y attendre.

Hardik Kabaria, vice-président des logiciels, Carbon

Il y a certains points faibles dans l'espace de conception et de fabrication qui devront être résolus grâce à des solutions d'ingénierie intégrées au cours des prochaines années. Par exemple, lorsque les ingénieurs conçoivent des produits, il y a une quantité importante de travail manuel qui peut être répétitif pendant le processus de conception des composants mécaniques et électriques lors de l'utilisation de progiciels de CAO et d'IAO. Au cours des deux dernières années seulement, des progrès significatifs ont été réalisés dans l'automatisation des processus de conception pour contrer cela, avec des outils tels que les réseaux de neurones informés par la physique appliqués aux problèmes du monde de la CAO et de l'IAO.

Les ingénieurs sont également confrontés à des processus fragmentés. Les processus de prototypage utilisés au stade de la conception ne sont pas liés au processus de fabrication proprement dit, en particulier en ce qui concerne les délais de développement et le coût estimé par pièce. Cette déconnexion peut entraîner des frictions, des limitations de l'innovation et des délais de mise sur le marché retardés. Cependant, des progrès sont réalisés dans l'industrie de la fabrication additive qui permettent un meilleur alignement entre les processus de prototypage et de fabrication, et je prévois que cela deviendra plus rationalisé au cours des prochaines années. Par exemple, Carbon a créé une solution logicielle, Design Engine, qui unifie le processus de conception, de développement et de fabrication du produit pour aider les concepteurs et les ingénieurs à passer de l'idée à la conception et à la production finale.

De même, les ingénieurs doivent actuellement gérer des boucles de rétroaction entre la métrologie des pièces fabriquées et la conception prévue qui ne sont ni automatisées ni matures. Notre industrie dans son ensemble réinvente le processus de conception pour les fabricants de composants physiques pour les produits - des cartes de circuits imprimés et des puces aux grandes pièces mécaniques comme les aubes de turbine et les ailes pour les avions - donc ces boucles de rétroaction s'amélioreront mais cela prendra du temps. Au fil du temps, à mesure que les systèmes et les processus se développent et mûrissent, les cycles de développement de produits deviendront plus efficaces, avancés et rationalisés, ce qui aidera les entreprises à créer de meilleurs produits et à les commercialiser plus rapidement.

Shon Anderson, PDG, B9Creations

Alors que les facteurs environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) continuent de devenir une préoccupation croissante pour les entreprises, la durabilité constituera le plus grand défi d'ingénierie de la prochaine décennie.

Alors que l'additif est largement reconnu comme contribuant à réduire l'impact du secteur manufacturier sur l'environnement, de la réduction des déchets par rapport à la fabrication soustractive à la réduction de l'empreinte carbone et du déplacement des pièces grâce à l'impression sur site, nous commencerons à voir un changement vers les entreprises qui doivent faire face à leur impact ESG - des pièces imprimées en 3D aux flux de déchets post-traitement.

Eric Bert, SVP Commercial, InkBit

En se concentrant sur notre propre industrie, la précision dimensionnelle, les propriétés des matériaux et le coût par pièce sont encore des défis à résoudre. La FA doit pouvoir rivaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles et gagner sur ces facteurs, et je pense que le jet d'encre à haut débit est la réponse dans la plupart des cas. C'est une priorité pour Inkbit de réduire le coût par pièce et d'être compétitif avec les technologies traditionnelles, ainsi qu'avec d'autres processus AM, tout en offrant la précision dimensionnelle et la qualité structurelle globale pour lesquelles les gens viennent chez AM. Les propriétés des matériaux sont également un facteur crucial, encore une fois, les concepteurs ne devraient pas avoir à choisir entre le matériau et la forme, car ils ne peuvent pas avoir les deux car la FA n'offre pas le matériau, mais la fabrication traditionnelle ne permet pas de géométries complexes, la FA est censée offrir une véritable liberté de conception, mais en vérité, nous travaillons toujours dans ce sens, souvent parce que le choix des matériaux est encore limité. Et bien sûr, c'est ce sur quoi nous travaillons chez Inkbit, nos matériaux sont formulés pour durer, pour être résistants aux chocs et résister à une exposition UV à long terme, et nous en développons toujours plus ; nous utilisons un contrôle de rétroaction en boucle fermée pour garantir une précision dimensionnelle reproductible et la productivité de notre système nous aide à fournir un coût par pièce très compétitif.

Alessio Lorusso, PDG et fondateur, Roboze

Notre expérience dans la fabrication additive de pièces avec des matériaux thermoplastiques hautes performances a démontré ces dernières années sa capacité à s'intégrer dans les processus de production traditionnels, offrant comme premier avantage tangible à court terme la réduction des coûts de production et des délais de livraison.

Les 10 prochaines années seront essentielles pour accroître la sensibilisation des utilisateurs finaux aux avantages de la fabrication additive industrielle. Cela conduira à de nouveaux défis qui, selon nous, se joueront à deux niveaux distincts : la durabilité et l'intégration de la technologie à toutes les étapes de la production. Roboze travaille déjà sur les deux fronts, proposant non seulement des technologies et des matériaux innovants, favorisés par notre forte nature dans la recherche et le développement d'écosystèmes complètement nouveaux et compétitifs, mais aussi des modèles commerciaux et financiers plus durables.

Edward Feng, fondateur et PDG, Raise3D

Concernant le développement des trente dernières années, quels sont les enjeux du marché de l'impression 3D pour la prochaine décennie ?

Je voudrais résumer en utilisant le cadre TOE : T pour Technologie, O pour Structure organisationnelle et E pour Environnement. Les plus grands défis des dix prochaines années résident probablement dans ces trois aspects.

En termes de technologie, cela fait référence à la compatibilité entre les anciennes et les nouvelles voies techniques, telles que les itérations possibles de la technologie et si l'automatisation peut la prendre en charge, comment la combiner avec la CNC traditionnelle ou remplacer partiellement les méthodes de fabrication traditionnelles. Au niveau organisationnel, une équipe et son paradigme doivent être en phase avec le rythme auquel les choses sont développées pour absorber les nouvelles technologies, telles que l'impression 3D. Il est important pour une organisation de mesurer si elle peut se permettre d'avoir une certaine tolérance à l'échec de l'innovation, si le profit de la ré-innovation répond aux attentes ou si la réduction des coûts vaut les efforts d'adoption de la technologie d'impression 3D. De plus, en termes d'environnement, l'organisation doit être consciente que la politique gouvernementale et la concurrence industrielle peuvent affecter la priorité d'une entreprise pour l'impression 3D lorsque l'intention est d'autonomiser une entreprise en cours.

Dans le monde réel, la préparation à la TOE est différente en Europe, aux États-Unis et en Asie face aux nouvelles technologies. Les différences existent même entre les domaines, les industries et les entreprises. Par conséquent, je pense que la diversité des TOE sera le principal problème à résoudre pour mettre en œuvre l'impression 3D dans les dix prochaines années.

Jason Fullmer, directeur de l'exploitation, Formlabs

Les plus grands défis techniques de la prochaine décennie sont de répondre à la demande croissante de personnalisation de masse et de concevoir des chaînes d'approvisionnement pour de nouvelles technologies plus rapides, plus agiles et tout aussi rentables que les systèmes actuels. L'impression 3D répond à ces deux défis, permettant une production à terre efficace et rentable et offrant la possibilité de personnaliser les guides du consommateur à grande échelle sans augmenter les coûts de matériel ou de main-d'œuvre.

Par exemple, Formlabs Automation Ecosystem offre une productivité multipliée par trois tout en économisant jusqu'à 80 % sur la main-d'œuvre, en réduisant le coût par pièce de 40 % et en réduisant les déchets d'emballage jusqu'à 96 %. Avec la capacité de gérer des flottes d'imprimantes multi-utilisateurs et multi-matériaux, l'écosystème d'automatisation permet une production continue afin que les utilisateurs puissent envoyer plusieurs impressions à exécuter pendant la nuit et le week-end, faisant de la production de masse une réalité.

Philipp Kramer, directeur technique et co-fondateur, DyeMansion

Alors même que les appareils deviennent plus économes en énergie, nous sommes confrontés à une énorme augmentation de la demande d'énergie en raison de la croissance démographique et de l'augmentation des revenus, ce qui entraîne une augmentation des dépenses en produits et services. Nous comptons souvent sur les nouvelles technologies pour lutter contre le changement climatique, mais l'amélioration des technologies déjà existantes aura également un impact énorme.

La planification, la fabrication et l'installation de sources d'énergie durables, telles que des panneaux solaires ou des batteries, nécessitent des personnes hautement qualifiées et beaucoup d'efforts. Prenons l'exemple de l'installation de panneaux solaires sur le toit de notre maison. Quelqu'un doit le planifier, les pièces doivent être fabriquées et des techniciens hautement qualifiés doivent l'installer. L'automatisation de certaines parties de ce processus et la réduction du besoin de personnel qualifié (par exemple, via la RA) seront essentielles pour répondre à la demande énergétique croissante.

Dr Vladimir Navrotsky, directeur de la technologie de la fabrication additive, Siemens Energy

Les plus grands défis d'ingénierie de la décennie à venir sont sans aucun doute la décarbonation des industries et la transition énergétique. Je crois fermement que la fabrication additive jouera un rôle important dans la résolution de ce défi.

Les turbines à gaz fonctionnant aux biocarburants et à l'hydrogène vert seront encore nécessaires dans le futur mix énergétique. Les brûleurs de turbine à gaz conçus par AM permettent même aux turbines installées d'être mises à niveau afin qu'elles puissent utiliser jusqu'à 100 % d'hydrogène. Les aubes et les aubes de turbines en alliage haute température conçues et fabriquées par AM augmenteront considérablement l'efficacité de la turbine et, par conséquent, réduiront la consommation de carburant et les émissions.

L'utilisation de la FA pour produire des piles à combustible et des échanges de chaleur améliorera considérablement leur efficacité et leur fiabilité.

Enfin, le recyclage des composants AM réduira la demande de matériaux et les émissions.

Max Siebert, CEO, Replique

Je vois deux défis majeurs pour l'industrie de l'ingénierie : les perturbations persistantes de la chaîne d'approvisionnement et le changement climatique. La fabrication décentralisée avec un inventaire numérique peut jouer un rôle essentiel dans le développement de processus plus écologiques et plus résilients en éliminant l'inventaire physique et en ne produisant que la quantité nécessaire, à tout moment et en tout lieu. L'impression 3D s'est déjà imposée comme une méthode de production sérieuse pour atteindre cet objectif. Cependant, dans les années à venir, davantage de formation et d'éducation dans les entreprises et les universités seront nécessaires pour véritablement évoluer. De plus, les coûts doivent baisser pour que l'impression 3D soit utilisée dans la production de masse. À mes yeux, l'impression de granulés est un exemple innovant de la manière dont la réduction des coûts peut être obtenue en rationalisant le processus de fabrication des matériaux en moins d'étapes.

Paul Holt, fondateur, Photocentric

Le plus grand défi en ingénierie est de développer des solutions durables pour la fabrication de masse automatisée. La clé du succès sera le développement d'un logiciel intelligent qui augmente l'efficacité des processus en termes d'économies d'énergie, de temps et de matériaux grâce à l'utilisation de mégadonnées. D'un point de vue matériel, la conception de systèmes modulaires évolutifs sera la réponse pour répondre aux besoins de pièces à la demande. Enfin, la création de matériaux recyclables adaptés aux exigences industrielles de production de masse viendra compléter l'écosystème.

Xavier Martínez Faneca, PDG, BCN3D

L'un des plus grands défis auxquels sera confronté le secteur manufacturier au cours de la prochaine décennie est le besoin d'une plus grande autonomie et d'un meilleur contrôle du processus de production. Cela inclut la capacité de produire des produits localement, de les personnaliser pour répondre à des besoins spécifiques et d'avoir plus de contrôle sur les chaînes d'approvisionnement. Cependant, actuellement, les technologies d'impression 3D n'ont pas encore atteint le niveau de maturité nécessaire pour libérer pleinement ce potentiel.

Une solution à ce défi est le développement de technologies d'impression 3D avancées qui pourraient devenir le pivot de la fabrication, comme le VLM (Viscous Lithography Manufacturing). Cette technologie a le potentiel de donner aux entreprises un contrôle total sur le cycle de vie de fabrication de leurs produits, de la conception à la production finale.

Ao Danjun, PDG, Creality

Le plus grand défi est de savoir comment atteindre une vitesse d'impression 5 à 10 fois supérieure à la vitesse actuelle tout en équilibrant la qualité d'impression et en garantissant le taux de réussite. En outre, la gamme de matériaux d'impression pour les imprimantes 3D à grande vitesse, en particulier les matériaux d'impression 3D de qualité industrielle, doit être élargie. L'impression 3D est une technologie multidisciplinaire qui implique des efforts de plusieurs côtés. Nous travaillerons avec des partenaires dans divers domaines pour créer une synergie et renforcer l'industrie 4.0 en tirant parti de la puissance de l'impression 3D.

Doug Kenik, directeur, gestion des produits SW, Markforged

En examinant le paysage de la fabrication et l'évolution des exigences au cours des dernières années, nous voyons l'industrie se diriger dans une direction passionnante. Deux tendances émergentes influenceront l'industrie : la perturbation et la localisation de la chaîne d'approvisionnement pour accroître l'efficacité, et la vitesse de développement dans un monde numérique - qui n'a pas encore été égalée dans le monde physique.

La collision de ces deux tendances fera apparaître un défi de fabrication et d'ingénierie, exigeant de nouvelles perturbations de la fabrication pour accroître l'efficacité et combler le fossé entre le physique et le numérique en un temps plus court. Il s'agit d'une manifestation d'exigences à la demande à grande échelle, ainsi que d'incitations commerciales à itérer rapidement et à supprimer les frais généraux coûteux.

Pour surmonter ce défi, il faudra faire mûrir la fabrication localisée, comme la fabrication additive, pour augmenter les processus traditionnels et la combiner avec l'automatisation numérique par le biais de données et de logiciels pour accroître l'efficacité de la fabrication traditionnelle et émergente. Les gains d'efficacité grâce à l'automatisation seront réalisés rapidement, mais ne peuvent être exploités qu'avec la bonne combinaison de données et de logiciels.

Jason Vagnozzi,Vice-président mondial de la fabrication additive, Braskem

La promotion de l'ingénierie verte pour réduire l'empreinte carbone de la fabrication traditionnelle est une tendance importante que nous surveillons de près. Nous pensons que la fabrication additive peut jouer un rôle clé en aidant les entreprises à développer une approche plus durable de la fabrication.

Steffen Schmidt, directeur technique, pôle AM ​​danois

Une véritable fabrication durable sera un grand défi. Trop d'entreprises verdissent leur image en modifiant légèrement leur consommation d'énergie interne dans leur propre production et se contentent de cet effort mineur. Mais ils relèvent rarement le véritable défi : changer les produits qu'ils fabriquent et la façon dont ils les fabriquent.

Les réductions d'émissions des champs d'application 1 et 2 sont plus ou moins ponctuelles - n'apportant pas une réduction continue de nos émissions mondiales de CO2.

La seule façon de changer cela est par la connaissance, afin que le client et le fabricant connaissent et reconnaissent l'importance des produits et de la production durables. La formation et la diffusion des connaissances sont essentielles, et chaque fabricant d'imprimantes 3D, de CAO et de logiciels liés à l'impression 3D doit mettre en œuvre et soutenir cela.

Professeur Moataz Attallah, Laboratoire de traitement avancé des matériaux. (AMPLAB), Université de Birmingham

La guerre ukraino-russe a identifié l'énergie durable comme le principal défi technique. L'impression 3D peut jouer un rôle important dans l'accélération de l'adoption des sources d'énergie renouvelables et durables. J'espère voir l'impression 3D être utilisée dans la construction de réacteurs nucléaires et de leurs composants, soit par impression 3D de béton, soit par impression 3D de composants de réacteurs. Un changeur de jeu clé serait le développement de la fusion nucléaire. L'impression 3D peut être utilisée pour produire les composants destinés à supporter les conditions extrêmes de la fusion nucléaire, en particulier les composants refroidis face au plasma.

Sylvia Monsheimer, responsable de l'impression 3D industrielle, Evonik Industries AG

Un défi d'ingénierie majeur dans la prochaine décennie sera de réaliser les premières applications de phares industriels à grande échelle. Certes, cela présuppose divers aspects tels que des processus plus rapides, des matériaux plus spécifiques à l'application, le traitement des données et l'automatisation tout au long de la chaîne de production ainsi que des effets d'échelle éprouvés. Au final, aucune technologie ne pourra à elle seule délier l'impression 3D à grande échelle – c'est plutôt une chaîne de production intégrée qui est le point décisif. Chez Evonik, nous nous attendons à une décennie de nouvelles applications 3D infinies dans toutes les industries, contribuant à notre capacité à développer les bons matériaux haute performance et à étendre nos capacités de production tout au long de la croissance du marché pour créer la confiance et façonner activement le marché et ainsi toujours garder une longueur d'avance.

Alexandre d'Orsetti, PDG de Sculpteo

Le plus grand défi de la prochaine décennie sera dans la conception et la disponibilité des modèles 3D. Nous avons vu une vaste expansion matérielle dans le passé, mais les modèles 3D sont encore compliqués à créer. Néanmoins, on commence à voir une certaine automatisation dans la modélisation des fichiers 3D, ainsi que des outils de simulation puissants qui sont nécessaires pour convaincre le marché et fiabiliser les pièces.

Les fabricants de machines, les développeurs de matériaux et les fournisseurs de services ont pour principal défi d'améliorer constamment la technologie pour répondre à la répétabilité, à la qualité, aux propriétés et au coût par pièce demandés par les clients pour débloquer de nouvelles applications et en particulier des séries plus importantes.

Gareth Neal, responsable du développement commercial EMEA et Israël, impression 3D et applications avancées, Xaar

En un mot : de l'énergie ! Le développement de solutions énergétiques, des batteries à semi-conducteurs aux piles à combustible à hydrogène, et le rôle que les techniques de fabrication numérique peuvent jouer dans l'activation de ces technologies et marchés seront de plus en plus importants au cours de la prochaine décennie.

La possibilité d'imprimer numériquement n'importe quelle forme, selon des spécifications précises avec des matériaux appropriés, permettra de gagner du temps et de réduire considérablement les coûts par rapport aux processus analogiques d'aujourd'hui. Ici, de nouvelles capacités telles que la technologie de haute viscosité de Xaar et la capacité de chargement de particules permettront des développements à une résolution et une vitesse utilisables, entraînant de nouvelles applications de fabrication additive dans ce secteur en pleine croissance.

Greg Brown, vice-président de la technologie, Velo3D

Gestion/distorsion thermique à mesure que les systèmes deviennent plus productifs et que les pièces deviennent plus grandes et plus chaudes. Certaines solutions héritées à ces problèmes sur des systèmes plus petits (par exemple, l'utilisation de plaques de construction épaisses pour empêcher la déformation des pièces, l'ajout de stock d'usinage aux pièces, les "pièces fantômes" pour éviter la surchauffe des pièces) ne suivent pas à mesure que les systèmes deviennent plus grands et plus rapides. Une intégration étroite du découpage des pièces, de la métrologie in situ, du matériel et de la simulation sera nécessaire pour continuer à augmenter la productivité du système et à réduire le $/kg imprimé tout en maintenant la haute qualité associée à la fusion laser sur lit de poudre.

Dr. Gerald Mitteramskogler, PDG, Incus

L'un des défis à venir pour l'industrie européenne est d'atteindre les objectifs énergétiques et climatiques pour 2030 avec une atténuation de l'empreinte carbone. L'impression 3D en général permettra de développer les meilleures solutions technologiques. Chez Incus, nous croyons fermement que notre technologie de fabrication de métaux basée sur la lithographie permettra l'innovation, et qu'un produit Incus sera impliqué dans la résolution des défis futurs.

Ewan Baldry, ingénieur en chef, Véhicules Czinger

La mise à l'échelle de la technologie est probablement le plus grand défi, mais celui qui est relevé de front par Divergent et Czinger. Rien qu'en 2022, nous avons constaté de vastes améliorations dans tous les aspects de la technologie, depuis la conception, l'impression, le post-traitement et l'assemblage automatisé - nouveaux matériaux, nouvelles machines, nouveaux processus, tous développés en interne. Ce qui semble clair, c'est que faire des progrès significatifs nécessite une approche holistique. Chez Divergent, nous avons des ingénieurs et des technologues qui s'occupent de tout ce qui contribue à la viabilité commerciale croissante de l'application de la technologie. Des ingénieurs et des technologues qui se concentrent sur le laser dans tous les domaines, des scientifiques des matériaux développant les poudres que nous imprimons, les traitements de surface que nous utilisons et les adhésifs avec lesquels nous nous lions, aux ingénieurs FA contribuant à la conception et au développement des imprimantes que nous utilisons et à l'utilisation la plus efficace de ces imprimantes, aux ingénieurs logiciels/CAE/optimisation qui accélèrent le processus de conception pour nous permettre d'exploiter la puissance réelle de l'impression 3D et ainsi produire des composants et des assemblages optimisés en termes de matériau et d'énergie nécessaires à leur création. Nous, les chanceux de Czinger, avons toute cette technologie à portée de main que nous utilisons pour créer une hypercar qui, selon nous, a tant de "premières mondiales", démontrant l'un des piliers de notre marque, la "technologie révolutionnaire".

La relation entre Divergent et Czinger (nous sommes tous sur le même site à Torrance) offre une opportunité unique et symbiotique à plusieurs niveaux. Lors de la création de produits, les demandes/souhaits de Czinger aident à piloter la technologie créée par Divergent - les ingénieurs de Czinger poussent l'équipe Divergent à permettre la réalisation de leurs idées. À Czinger, Divergent dispose d'une application interne du monde réel pour affiner et valider sa technologie et, à son tour, l'offrir à l'ensemble de l'industrie automobile - un effet de retombée. C'est la création d'entreprises comme Divergent et Czinger, concentrées sur tout comprendre et pas seulement sur des éléments qui permettront à la technologie d'évoluer et de devenir la façon dont toutes les choses seront faites à l'avenir.

Vadim Fomichev, directeur des ventes, Thor3D

L'impression 3D offre d'énormes opportunités aux fabricants et nos prévisions supposent que non seulement les petites entreprises, mais aussi l'industrie lourde sont intéressées par la maîtrise des imprimantes 3D. À grande échelle, une production de masse rapide est cruciale et la vitesse d'impression reste un défi. Pour surmonter les limites de la vitesse d'impression 3D, les ingénieurs doivent résoudre probablement le plus grand dilemme de leur vie. Parfois, la buse doit ralentir pour permettre à la substance de refroidir, vous pouvez donc ajouter la couche suivante, mais la production de masse exige de respecter des délais stricts.

Le deuxième défi est l'autosuffisance. Pensez aux chaînes de montage modernes, où les robots manipulateurs font le travail ? Une douzaine de ces robots n'ont besoin que d'un seul opérateur. Les ingénieurs seront-ils capables de rendre les imprimantes 3D suffisamment automatiques et fiables pour qu'une grosse production n'ait besoin que d'un ou deux opérateurs pour les gérer ?

Carlos Zwikker, directeur commercial, AM-Flow

Le plus grand défi d'ingénierie de la prochaine décennie sera celui de la création d'usines Smart AM. Dans le passé, nous nous sommes concentrés sur le message principal selon lequel le principal moteur de la croissance du marché de la FA est la réduction du coût par pièce. Et nous pensons que cela est toujours vrai aujourd'hui et qu'il est fort probable qu'il continuera d'être un message pertinent dans les années à venir. Bien que le marché continue de croître, la mise à l'échelle de la production AM est inhibée par le travail manuel. Le coût du travail manuel est un facteur inhibiteur dans la mise à l'échelle de la production de FA. L'automatisation du flux de travail est une condition préalable à la réduction du coût par pièce et constitue la base de la création d'usines de fabrication intelligente. Et le coût réduit par pièce nous amène à plus d'applications avec une analyse de rentabilisation viable, et ces analyses de rentabilisation viables sont ce qui stimule la croissance.

Le défi d'ingénierie pour la prochaine décennie sera de passer de secteurs verticaux non communicants - plate-forme MES, imprimante, postes de travail de post-traitement, etc. - à un fil numérique de bout en bout entièrement connecté dans une installation de production AM.

Nous ne sommes qu'au début de ce voyage car ce voyage se déroule en parallèle avec la maturité de la technologie d'impression et des processus de fabrication AM. AM-Flow se considère comme une force motrice et le fournisseur de solutions matérielles et logicielles d'automatisation des flux de travail pour la Smart AM Factory du futur, et nous recherchons de manière proactive une collaboration avec toutes les autres entreprises contribuant à la chaîne d'événements numériques de la Smart AM Factory de demain. Nous pensons qu'il y aura une collaboration plus étroite entre toutes les entreprises qui s'attaqueront au casse-tête de l'automatisation des usines d'impression 3D. Pour le client final, construire une Smart AM Factory, c'est plus que simplement acquérir plus d'imprimantes, plusieurs unités de post-traitement, l'automatisation du flux de travail, etc.

François Leclerc, gestionnaire de programme, Creaform

La prochaine décennie sera sans aucun doute remplie de nombreux défis, dont l'un semble être le temps de mise sur le marché, c'est-à-dire le temps nécessaire pour développer et produire de nouveaux produits (ou de nouvelle génération). La main-d'œuvre devenant de plus en plus rare, il y aura une pression croissante sur les entreprises pour développer des produits plus rapidement.

Toute technologie aidant à accélérer le développement de produits contribuera inévitablement à résoudre ce problème. Bien sûr, la numérisation 3D étant un atout majeur lorsqu'il s'agit d'intégrer des objets existants dans des processus numériques, sera certainement un contributeur majeur. Une fois les données capturées avec un scanner 3D, le logiciel pour traiter et utiliser les données sera également un aspect critique à considérer. Chaque étape du processus sera de plus en plus critique et aucune perte de temps ne sera acceptable.

Sam O'Leary, PDG, SLM Solutions

Je ne suis pas sûr de pouvoir vous dire le problème, mais je peux vous dire que quel qu'il soit, nous trouverons un moyen de le résoudre grâce à la collaboration, l'innovation et l'architecture ouverte.

François Leclerc, gestionnaire de programme, Creaform

L'avenir de l'impression 3D sera industriel ou non, c'est le défi. C'est pourquoi chez 3DCeram nous avons fait un choix technologique, celui du top down automatisable. Ce choix est incontestable dans un contexte industriel de production de masse. Nous savons que pour produire beaucoup, il faut de grandes plateformes de fabrication, qui soient aussi polyvalentes et sur lesquelles il est aussi possible d'imprimer de grosses pièces !

Comme on le sait, le passage au stade industriel implique une cadence de production qui nécessite une automatisation du procédé. Et cela devra se faire avec une interface logicielle conviviale, les différentes étapes de l'impression 3D seront alors contrôlées de manière intelligente, avec l'IA, lançant le tirage et le suivi de l'impression, puis des systèmes de filtration et de nettoyage automatisés, pour obtenir la pièce finale, prête au tir !

A Formnext, en novembre, nous avons présenté une ligne semi-automatique qui permettra d'atteindre des cadences de production pertinentes avec peu de personnel, pour les industriels qui souhaitent intégrer l'impression 3D dans leurs ateliers de production.

Ma Jin-song, directeur général, UnionTech

Le principal défi consiste à réaliser les performances du produit grâce aux exigences de production, ce qui signifie une efficacité élevée, une cohérence élevée et une stabilité élevée à faible coût, à moyen et à long terme, pour réaliser la fabrication distributive.

Les solutions incluent :

1. Design : Adoption de nouvelles plateformes de design, DfAM, etc.

2. Percée matérielle : Les matériaux d'impression 3D, en tant que moteur du développement de l'industrie de l'impression 3D, ont toujours joué un rôle central dans le développement de l'industrie. Par conséquent, les matériaux d'impression 3D constituent une base importante pour le développement de la technologie d'impression 3D. Dans une certaine mesure, le développement des matériaux est l'un des principaux facteurs qui déterminent si l'impression 3D peut avoir une application plus large.

Nous prévoyons qu'en 2023 et dans le futur, les propriétés des matériaux, la mise en œuvre de matériaux dégradés et l'impression multi-matériaux seront davantage développées.

3. Les coûts d'impression seront encore réduits pour répondre à la tendance à l'augmentation des volumes de production.

4. La technologie de post-traitement sera encore développée : actuellement, le post-traitement est complexe et coûteux

5. La chaîne de processus de fabrication numérique sera encore améliorée pour intégrer la demande de modèles commerciaux agiles façonnés par l'impression 3D.

6. La tendance de l'intercommunication des équipements, ainsi que les ensembles de paramètres, seront nécessaires au fur et à mesure que la chaîne de processus sera intégrée.

Li Tao, président-directeur général, Shining 3D

Le défi technique est la "précision" et la "rapidité". Cela se reflète principalement dans le défi d'atteindre des capacités de fabrication rapides, stables et cohérentes. Comment assurer la cohérence de la qualité des produits et améliorer la standardisation du processus de fabrication est également la valeur sur laquelle Shining 3D se concentre lors du positionnement de chaque produit et solution sur le marché. En particulier, par rapport au processus de fabrication soustractive et de fabrication de moules, le processus d'impression 3D a plus de variables en termes de contrôle de la qualité des produits imprimés. Comment surveiller et tracer la qualité de l'ensemble du processus sera un défi d'ingénierie système, qui implique l'application complète de technologies d'ingénierie telles que divers capteurs, la mesure 3D de la structure interne et de l'apparence, ainsi que la capacité d'analyse fournie par les algorithmes logiciels et l'IA.

La beauté naturelle de l'impression 3D réside dans la fabrication de structures organiques plus complexes. Avec les exigences de plus en plus strictes en matière de contrôle qualité des pièces imprimées, cela pose également des défis plus importants à l'imageur bidimensionnel et à la technologie de mesure tridimensionnelle. Par conséquent, les solutions de numérisation et d'inspection 3D haute précision de Shining 3D sont également de plus en plus utilisées dans la mesure à grande échelle de pièces fabriquées de manière additive. Pour répondre au développement rapide de la chaîne de valeur, on pense que l'intégration systématique de diverses technologies d'ingénierie liées au contrôle de la qualité est d'une importance cruciale.

Gui Pei-yan, PDG, HeyGearsLe développement et l'application d'une chaîne numérique est un défi important qui doit être relevé dans le développement de la fabrication additive car la donnée est l'élément clé de toute production intelligente.

Pour faire face aux défis, deux questions sont étroitement liées. D'une part, la chaîne numérique nécessite la connexion efficace du matériel d'impression 3D avec des logiciels pour former une solution intégrée et numérique basée sur les exigences réelles de l'application. Par conséquent, les technologies professionnelles telles que le matériel numérique, l'intelligence artificielle, les logiciels et le traitement des mégadonnées méritent une attention et un investissement.

D'autre part, il convient de tenir compte de l'état d'esprit du consommateur. À moyen et long terme, l'augmentation des modes de consommation des consommateurs et les changements dans les habitudes de consommation créeront un niveau de demande plus élevé pour les applications d'impression 3D. Cela renforcera le développement et la croissance des produits d'impression 3D de haute technologie et des fournisseurs de services de haute qualité. Le chemin de la vulgarisation de la technologie peut être tracé, avec l'atterrissage et la promotion des applications numériques dans plus de domaines, l'impression 3D jouera un rôle plus important dans notre vie, apportant plus de commodité et d'avantages.

Il est nécessaire de relever les défis en investissant dans la recherche et le développement technologiques, d'attirer, de réserver et d'investir en permanence dans les talents. Le développement technologique peut apporter de beaux changements dans la vie des gens. Le point clé est de toujours partir des exigences de l'application, de combiner les capacités industrielles avec la technologie numérique d'impression 3D sous-jacente et d'intégrer intelligemment les processus de production tels que la collecte de données, la gestion des données, la conception de modèles, l'équipement d'impression 3D, les matériaux d'impression 3D et le post-traitement.

La vulgarisation de l'abaissement de la barrière de la technologie d'impression 3D appliquée par rapport aux efforts de recherche et développement visant le marché de la fabrication intelligente haut de gamme coexistera. Avec le développement continu des produits d'impression 3D pour de nouvelles applications, je pense que l'industrie de l'impression 3D apportera plus d'avantages aux gens à l'avenir.

Jin Tian-shi, directeur général, Voxeljet Chine

Les dix prochaines années seront une décennie au cours de laquelle la technologie de fabrication additive et les besoins des clients interagiront et se façonneront mutuellement.

La logique de valeur de l'impression 3D est sans modèle et performante. Au cours de cette décennie, nous verrons l'impression 3D et la fabrication traditionnelle fonctionner ensemble.

Le principal défi de l'impression 3D pour les applications de production de masse est de réduire le coût global, d'améliorer la stabilité de l'équipement et d'assurer la cohérence de la qualité des produits imprimés.

Pour résoudre ces problèmes, nous devons nous concentrer sur l'amélioration continue et complète des équipements, des matériaux, des processus et de l'automatisation.

Prenant l'impression de moules en sable comme exemple, nous verrons l'émergence de projets de production de masse de noyaux de sable complexes avec une production annuelle de 10 000 pièces et de très grands moules en sable avec une seule pièce de 10 mètres de large et un seul poids de plus de 100 tonnes.

Afin de répondre aux exigences ci-dessus, des technologies telles que le recyclage des matériaux sableux, les robots, la détection automatique, la logistique automatique et de nouvelles techniques de post-traitement émergeront et seront progressivement promues et appliquées.

Roger Uceda, directeur du transfert technologique, CIM UPC

Le plus grand défi des 10 prochaines années ne sera pas de produire une pièce en impression 3D répondant aux exigences pour lesquelles elle a été conçue, mais de fabriquer des milliers ou des millions de pièces, en toute confiance que toutes répondront à ces exigences.

Pour cette raison, il est nécessaire de travailler sur deux aspects, le premier est la normalisation, essentielle pour donner une couverture légale aux produits que nous fabriquons. Et le second, plus important, est de s'assurer que les pièces que nous produisons ont bien les bonnes propriétés mécaniques, thermiques, optiques…. Dans le cas de l'impression 3D, la connaissance des procédés de fabrication et des matériaux ne suffira pas. Les particularités de cette technologie nécessiteront une traçabilité complète du matériau utilisé, ainsi que de chacun des paramètres avec lesquels il a été fabriqué. Chez CIM UPC, nous travaillons non seulement au développement de nouvelles technologies d'impression 3D, mais à tout ce qui implique la modélisation de pièces en cours de fabrication, avec des systèmes de surveillance en temps réel qui permettent une traçabilité complète du processus, en pouvant garantir que 100 % des pièces fabriquées sont conformes aux spécifications.

James DeMuth, PDG, Seurat Technologies

Produire des quantités massives d'énergie propre va être l'un de nos plus grands défis pour de nombreuses décennies à venir. Suivi de près par l'accès aux ressources matérielles. Il existe bien sûr de nombreuses technologies qui participeront à la résolution de ce problème, initialement axées sur les énergies renouvelables intermittentes telles que l'énergie solaire, éolienne et marémotrice, évoluant vers des sources génératrices de charge constante telles que la géothermie, l'hydroélectricité et, finalement, la fusion nucléaire. La course est toujours en cours pour déterminer quelles solutions de fusion (et de géothermie) seront les plus efficaces, mais le monde bénéficiera de la concurrence et d'un ensemble de solutions diversifiées. Si l'histoire nous a appris quelque chose, c'est que nous trouvons souvent nos plus grandes découvertes non pas dans ce que nous cherchons, mais dans ce que nous trouvons en cours de route. Les technologies qui résultent de la poursuite de la fusion (lasers de nouvelle génération, magnétiques haute puissance de nouvelle génération) auront des applications incalculables qui débloqueront de nouveaux potentiels et capacités. Notre société, Seurat, est née de la poursuite de la fusion, tirant parti des lasers pour la fusion, mais appliquée au traitement des matériaux pour obtenir une production de pièces à haut débit, de haute qualité et économique en concurrence avec la fabrication conventionnelle.

Joan Horvath et Rich Cameron, co-fondateurs, Nonscriptum LLC

En supposant que nous nous concentrions uniquement sur les défis d'ingénierie dans l'univers de l'impression 3D, les premières décennies de développement des imprimantes 3D se sont largement concentrées sur le développement et l'expérimentation du matériel. Les cinq dernières années environ ont été principalement portées par l'innovation de nouveaux matériaux. La prochaine frontière est la fiabilité et la facilité d'utilisation, et nous nous attendons à ce que les logiciels automatisant une partie du savoir-faire des utilisateurs experts soient la prochaine grande série d'améliorations. Les progrès de l'IA et de la vision artificielle pourraient apporter des contributions essentielles au découpage, à l'impression et à la validation automatisés des pièces au cours de la prochaine décennie.

David J Webb, professeur de photonique du 50e anniversaire, Aston University

Le vieillissement de la main-d'œuvre est un problème dans l'ingénierie, de nombreux ingénieurs sont dans la tranche d'âge de 40 à 60 ans, sans expérience de l'additif, même les plus de 30 ans ont peu, cela signifie qu'une plus grande formation est nécessaire pour montrer les avantages de l'additif en tant que solution d'ingénierie.

L'éducation doit porter à la fois sur les progrès des logiciels et de la technologie et doit être considérée comme une technologie de fabrication courante et non comme un amateur ou pour la recherche.

Cela s'applique également à la communauté médicale où des logiciels 3D comme "Mimix" sont utilisés pour visualiser les tomodensitogrammes et les IRM pour aider à la chirurgie. L'additif peut aider à aller plus loin en utilisant des techniques de découpe et d'impression pour produire des modèles 3D des os, des organes et des veines des patients, encore une fois pour aider au diagnostic et à la chirurgie

Ryohei Yuasa, chercheur, responsable de la conception de matériaux, centre de recherche sur la fabrication et la conception numériques pour la circularité émergente, Université Keio

Nous assisterons à une accélération des tentatives visant à relier les matériaux, les produits et les systèmes sociaux, tels que le Passeport Produit Numérique. De plus en plus de produits seront fabriqués avec des informations détaillées sur les matériaux et la conception pour réduire le fardeau du recyclage et de l'élimination. Il sera demandé aux entreprises si elles sont en mesure de divulguer des informations sur le niveau de qualité des matériaux qu'elles utilisent.

Aurélien Fussel, Responsable Programme Impression 3D + Expert Senior Fabrication Additive

Opérations Services, Alstom

Les trois principaux défis sont : la formation, la formation et… la formation. Je fais de mon mieux pour accompagner le changement d'état d'esprit concernant les règles de conception pour l'impression 3D (DfAM) en organisant des elearning, des webinaires et des salles de classe. D'un point de vue logiciel de simulation, les paramètres Eléments Finis sont de plus en plus matures même si la validation finale sur banc d'essai reste obligatoire pour les pièces critiques imprimées en 3D. Le changement le plus rapide se produit lorsque les gens touchent des pièces imprimées en 3D et demandent comment ils peuvent utiliser cette technologie au quotidien.

Taso Arima, PDG et co-fondateur, IperionX

La prochaine décennie apportera non seulement des défis importants au domaine de l'ingénierie, mais également à la gestion de la chaîne d'approvisionnement, notamment la rareté et l'efficacité des ressources. Avec un approvisionnement limité en matières premières, le recyclage et la réutilisation des matériaux est une stratégie cruciale pour répondre à la demande croissante des consommateurs. La mise en œuvre des technologies circulaires est une solution essentielle pour préserver les ressources naturelles et assurer une production durable.

Prenez votre smartphone comme exemple, l'appareil moyen utilise une gamme de minéraux critiques, notamment le cuivre, le tellure, le lithium, le cobalt, le manganèse, le tungstène, etc. À mesure que la demande de smartphones et d'autres appareils électroniques grand public augmente, la pression sur l'approvisionnement de ces minéraux critiques augmente également. L'ONU rapporte que seulement 20 % des déchets électroniques sont recyclés chaque année, laissant le reste remplir et contaminer nos décharges. La mise en œuvre de technologies circulaires est nécessaire pour réduire notre impact sur l'environnement tant pour l'extraction des ressources minérales que pour leur durée de vie post-consommation.

Frank Roberts, président, Additif 6K

La fabrication additive incluse, bien sûr, mais aussi avec la fabrication conventionnelle, l'appétit pour des matériaux plus avancés continuera d'être au centre de nombreuses applications avancées. Cependant, l'accent mis sur l'ESG continuera d'augmenter à mesure que les pays et les entreprises individuelles ajouteront plus de réglementations et mettront l'accent sur l'empreinte carbone. C'est à l'intersection des deux problèmes que le défi grandira. Un matériau nouvellement développé peut ne pas répondre aux exigences ESG et/ou la méthode de production peut entraîner des problèmes environnementaux. Le simple fait qu'il soit nouveau ou qu'il soit durable fait-il monter le prix trop haut pour une production en volume ? Le coût et la durabilité devront tous converger pour apporter de nouveaux matériaux avec un élément durable sur le marché.

Les événements géopolitiques, les guerres, les pandémies et les pénuries de puces à semi-conducteurs ont tous placé la volatilité de la chaîne d'approvisionnement au premier plan des défis à travers le monde. L'indépendance de la chaîne d'approvisionnement et la capacité de recycler les matériaux qui existent déjà dans de nombreux endroits, y compris les équipements militaires retirés, les pièces en fin de vie et les ateliers d'usinage de technologie soustractive, pour n'en nommer que quelques-uns, sont une priorité non seulement pour les États-Unis, mais pour tous les pays. La capacité de récupérer les métaux précieux qui existent dans ces composants est un défi, mais aussi la capacité de reconvertir les matériaux en un produit utilisable à des coûts qui sont en fait inférieurs à ceux des matériaux vierges présentera un deuxième défi. Les technologies Leapfrog seront essentielles pour aider à traiter les matériaux critiques pour de nouvelles applications que nous n'avons même pas encore vues.

Ian Falconer, fondateur, Fishy Filaments

Changement climatique.

La capture directe des émissions de carbone sera nécessaire pour combler le fossé entre les nantis et les démunis, mais ce n'est pas une excuse pour les nantis d'ignorer les technologies et les pratiques qui minimisent les futures émissions de carbone. Nous devons lier la capture à l'utilisation en remplacement du pétrole.

Le captage direct atmosphérique et industriel des émissions est autant un enjeu de gestion des déchets qu'un enjeu de développement technologique.

Ces dernières années, nous avons vu la perception du public changer en ce qui concerne l'utilisation de l'océan comme décharge générale pour les déchets terrestres.

Il y a une analogie avec l'utilisation de l'atmosphère comme dépotoir pour les gaz résiduaires industriels, mais le public ne fait pas encore le même lien, peut-être parce que nous ne voyons pas d'oiseaux chanteurs enveloppés dans des bandes solides de CO2 et que nous ne pouvons pas organiser des choix de CO2 au niveau communautaire qui autonomisent les individus. Il n'y a pas d'extrémité positive du spectre d'engagement physique pour les émissions de carbone, seulement des impacts négatifs géographiques ou au niveau de la population, et cela limite la façon dont les professions de la communication peuvent attirer l'attention sur la question.

Nous avons donc besoin d'un ensemble de technologies permettant la capture et la réutilisation directes des émissions de carbone et de méthane par les entreprises et les organisations, mais sans qu'il soit nécessaire de mobiliser le grand public. Cela signifie qu'ils doivent être bon marché ou de préférence rentables. Le stockage par matérialisation et revente, plutôt que par enfouissement, est un moyen de remplacer le pétrole brut et le gaz naturel et pourrait permettre une capture rentable du carbone sans subvention excessive des contribuables.

Franco Cevolini, PDG, CRP Technology

De mon point de vue, les défis auxquels nous devrons faire face sont peu nombreux. Même si certains d'entre eux sont moins immédiats ou moins évidents, ils peuvent tout de même conduire à de grands avantages et à une stratégie efficace.

Le premier concerne le passage à un niveau de production efficace où toutes les étapes et tous les problèmes typiques du processus de production de masse doivent être correctement traités : de l'exécution efficace des commandes à l'optimisation des processus de conditionnement et de production.

En tant que groupe, nous investissons non seulement dans de nouvelles solutions technologiques, mais dans une combinaison de mise à niveau technologique et de mise en œuvre des compétences du personnel.

Aujourd'hui plus que jamais, atteindre l'excellence nécessite une compréhension de l'impact de la production en termes de fiabilité des pièces. Ceci est et a toujours été un problème central de la fabrication additive, où une variété de facteurs doivent être soigneusement catégorisés, contrôlés et surveillés de manière approfondie.

Le système qualité dans le processus de fabrication additive représente encore un long chemin où un éventail complet d'activités doit être focalisé, coordonné et déployé.

Parmi ceux-ci, l'automatisation des processus acquiert une importance considérable. La technologie additive a évolué et ses applications possibles ne cessent de croître avec l'adoption de nouveaux modèles. Bien sûr, cette expansion doit être guidée et nécessite la mise en place de nouvelles routines pour améliorer les résultats déjà obtenus. Il s'agit d'une mise à niveau délicate car l'automatisation est généralement liée à des chiffres à grande échelle alors qu'ici, elle doit coexister avec de faibles volumes et un certain nombre de variables jouant un rôle important.

Stephan Beyer, co-fondateur et directeur du capital-risque, nFrontier

La qualité des pièces, les coûts, la disponibilité sont essentiels et peuvent être résolus avec les technologies existantes… pas besoin d'en inventer plus.

Mais il reste deux vrais défis à relever. Durabilité et numérique. Conception automatisée, jumeaux numériques, intégration FAO/PLM ne sont que quelques questions ouvertes où les outils numériques doivent encore être développés. Deuxièmement, la FA doit encore prouver son impact sur la durabilité, pas seulement sur le green washing.

John Olhoft, président, LulzBot

Combler le fossé entre la conception 3D et la création d'objets physiques. Dans l'état actuel des choses, il existe un grand nombre d'innovateurs et d'ingénieurs remarquables qui sont trop intimidés ou qui manquent de temps pour investir dans la conception 3D. Je pense qu'un logiciel plus intuitif, associé aux gains rapides disponibles avec l'impression 3D, contribuera à rendre la conception 3D moins difficile au cours de la prochaine décennie.

John E. Barnes, directeur général, et Laura Ely, directrice des programmes, The Barnes Global Advisors

Le plus grand défi d'ingénierie est ici : Créer la bonne équipe. Comment créer des équipes techniques avec les bonnes compétences pour résoudre les problèmes complexes de la décennie ? Comment informer le management dont le métier est de pérenniser l'activité avec des évolutions techniques de plus en plus complexes ? L'avenir, c'est l'équipe. L'avenir est la connaissance. Et l'avenir, c'est la technologie. Mais la technologie sans connaissances pour absorber, comprendre et utiliser est inutile. L'avenir est un sport d'équipe car l'avenir est complexe. Nous avons besoin de plus de cerveaux, et nous avons besoin de plus d'ouverture pour exploiter le potentiel cérébral, indépendamment du sexe, de la race, de la religion ou de toute autre chose. Nous avons juste besoin de cerveaux intéressés à résoudre ces problèmes.

Steven Camilleri, CTO et co-fondateur, SPEE3D

L'un des principaux enjeux est le développement de nouvelles technologies qui résolvent les problèmes de manière plus durable qu'auparavant avec une meilleure efficacité et moins de gaspillage et d'excès. Cela devrait être un objectif clé, en particulier pour l'industrie de l'impression 3D. Par exemple, l'impression 3D ne doit pas se limiter à la simple création de nouvelles pièces ; il devrait aussi être de plus en plus utilisé pour réparer, restaurer et modifier des pièces. Résoudre les problèmes en fabriquant des pièces à proximité du point de besoin élimine l'énergie de transport et les émissions qui seraient autrement nécessaires pour déplacer les pièces. L'impression 3D métallique (en particulier notre procédé de pulvérisation à froid) est l'un des moyens les plus efficaces d'y parvenir, car elle produit des pièces de manière responsable, rapide et peu coûteuse. Des technologies doivent être développées pour permettre la fabrication simple et pratique de nouvelles pièces à partir de matériaux récupérés à partir de pièces anciennes – cela n'est vraiment possible pour le moment qu'avec des matériaux métalliques. Toutes les tendances indiquent une augmentation continue de l'attention portée à l'impression 3D en tant qu'outil pour fabriquer des pièces et résoudre les problèmes de manière plus durable.

Joshua M. Pearce, Ph.D., titulaire de la chaire John M. Thompson en technologie de l'information et innovation, Université Western

Notre plus grand défi est d'éliminer notre dépendance aux énergies fossiles, leur pollution et donc la déstabilisation climatique. Nous pouvons le faire avec une combinaison de solaire photovoltaïque, qui produit déjà l'électricité la moins chère de la planète et compense le charbon (la pollution de l'air par le charbon tue déjà 52 000 Américains chaque année). L'électrification du chauffage (les pompes à chaleur solaires sont déjà économiques dans le nord des États-Unis et au Canada) et peut remplacer une grande partie de notre consommation de gaz naturel. Enfin, l'électrification des transports peut se faire avec des véhicules électriques, eux aussi déjà économiques. Fait intéressant, dans tous ces cas, nous fabriquons des contraintes pour le photovoltaïque, les pompes à chaleur et les véhicules électriques (en particulier les batteries). Nous avons également vu l'impression 3D réduire le temps de fabrication, fabriquer des produits de qualité supérieure et réduire les coûts. Il existe déjà des preuves de cela dans ces domaines (par exemple, l'impression 3D de rayonnages solaires à faible coût). À l'avenir, je pense que nous pouvons nous attendre à voir des panneaux photovoltaïques imprimés en 3D, des échangeurs de chaleur dans les pompes à chaleur et des batteries électriques pour nous aider à nous débarrasser de la dépendance aux combustibles fossiles.

Dr. Ingo Ederer, PDG, voxeljet

Eh bien, c'est une question difficile. De mon point de vue, les humains doivent s'éloigner des énergies fossiles et passer à des sources d'énergie renouvelables à grande échelle. L'énergie éolienne et solaire doit être disponible à faible coût et, enfin et surtout, nous avons besoin de technologies de stockage adaptées. Les technologies de fabrication jouent un rôle majeur dans la résolution de ces problèmes, car elles sont associées aux coûts des produits mais également à l'efficacité des produits. À cet égard, 3DP jouera également un rôle clé dans la maîtrise de ces tâches.

Alan "Pooch" Puccinelli, fondateur, Repkord LLC

Nous travaillons avec des paradigmes de fabrication désuets et comptons souvent sur des fournisseurs étrangers pour produire les pièces dont nous avons besoin de manière économique. Les facteurs politiques ainsi que les augmentations des coûts de l'énergie et du transport rendent cela de moins en moins attrayant au fil du temps. Plutôt que de compter sur des centres de fabrication massifs, nous devons développer de plus petits systèmes de fabrication distribuée qui nous permettent de minimiser les coûts de transport et d'évoluer davantage vers une fabrication à la demande qui peut facilement pivoter en fonction de la demande régionale. Le problème dans mon esprit n'est pas celui de la technologie, mais celui de la logistique et du sens des affaires. Les communautés doivent être mieux habilitées à produire leurs propres biens à la fois comme moyen d'indépendance et pour soutenir leurs économies locales.

Thomas Batigne, CEO, Lynxter

AM fonctionnelle flexible x10 fois plus rapide pour la même qualité et le même coût. Les logiciels de fabrication basés sur les données, la surveillance intégrée et la CAO/FAO, l'optimisation des effecteurs et la suggestion intelligente pour l'utilisateur devraient le permettre. Cela nécessite un engagement massif de toutes sortes d'ingénieurs et de docteurs. pour y parvenir, et un temps important pour le faire adopter. Ça va nous occuper !

Dr Wilderich Heising, associé et directeur associé, Boston Consulting Group (BCG)

En regardant le haut niveau de qualité des pièces dont nous avons pu être témoins chez Rapid et Formnext en 2022, cela me rend très confiant que la FA est là pour rester. La qualité a atteint des niveaux très corrects qui nous permettent de passer du prototypage à la fabrication et à la production de pièces d'utilisation finale. Cette transition sera un déblocage majeur pour la croissance de la FA dans les années à venir dans de nombreuses industries. Cependant, maîtriser la transition du prototypage à la fabrication sera également l'un des principaux défis à relever pour l'industrie de l'impression 3D. Je crois que nous ne verrons pas une technologie "taille unique" qui réponde aux multiples besoins des diverses applications actuelles et futures de l'impression 3D. Cela signifie que nous devrons voir de nouvelles avancées sur les différentes technologies disponibles pour être pleinement adaptées à des applications spécifiques. Mais il ne faut pas regarder une technologie seule, il faut considérer l'interaction entre matériel, technologie et logiciel et doit optimiser cet écosystème dans son ensemble pour proposer des solutions aux besoins spécifiques des clients et pas seulement une offre tech. Ce sera une étape clé dans l'avancement de l'industrie de la fabrication additive.

Porte-clés Angel, PDG, Meltio

De notre point de vue, nous sommes convaincus que dans les années à venir, nous verrons une demande croissante de diverses industries pour l'installation de systèmes d'impression 3D hybrides dans leurs centres de production locaux. Nous appelons ce processus Hybridation des solutions d'impression 3D métal pour le secteur industriel. Chez Meltio, nous avons vu ce besoin il y a quelques années, et c'est pourquoi nous avons breveté notre technologie d'impression 3D fil laser métal, dont la tête peut être intégrée dans une machine CNC ou un bras robotisé. Les industries des mines, du pétrole et du gaz, de la défense, de l'automobile, de l'aérospatiale et des centres de formation en ingénierie, entre autres, ne cherchent plus à installer des dizaines d'imprimantes 3D métalliques pour fabriquer des pièces, mais sont intéressées par l'installation de systèmes de fabrication hybrides qui incluent la capacité de fabriquer des pièces métalliques 3D en des temps plus courts et avec des coûts inférieurs et des niveaux élevés de fiabilité des pièces sur leur équipement CNC.

C'est une révolution industrielle dans la fabrication grâce à l'impression 3D métal à laquelle Meltio répond et répondra à l'avenir en innovant avec de nouvelles solutions matérielles et logicielles. Dans l'usine du futur, je suis sûr que nous verrons ces systèmes hybrides installés aux côtés de fraiseuses CNC, de configurations de moulage, de perceuses à colonne, de tours et d'autres configurations familières dans le monde de la fabrication traditionnelle et soustractive.

L'interaction se poursuit avec des moules imprimés en 3D et d'autres pièces pour les équipements conventionnels. Il s'agit d'un nouveau paradigme pour la fabrication additive métallique : l'usine du futur ressemble à une fabrication efficace et à la production locale de pièces imprimées en métal.

Dr.-Ing. Vincent Morrison, PDG, AIM3D GmbH

Avec la large utilisation de la FA dans la production en série, nous devrons résoudre la situation dans laquelle le taux de rebut du processus de FA est encore assez élevé par rapport à d'autres processus de production bien connus. Même si l'on considère le fait que les processus d'extrusion de matériaux et de fusion sur lit de poudre peuvent atteindre des taux de recyclage élevés, le recyclage des pièces de rebut ne résoudra pas cette situation, car le temps machine et l'énergie sont toujours perdus, même si le matériau peut être réutilisé. Pour surmonter cela, le défi pour tous les processus de FA est de stabiliser leur taux de rebut bien en dessous de 2 %, même sous des débits élevés.

Le principal problème – et donc le problème à résoudre pour le monde de la FA – est le nombre élevé de paramètres à surveiller lors de l'impression, surtout si l'on tient compte du long temps de fabrication des pièces. Les approches typiques telles que l'inspection des pièces en cours de fabrication avec des capteurs laser sont beaucoup trop lentes et détruiront les paramètres économiques des imprimantes.

Sur cette base, nous devons changer notre vision du contrôle de processus en utilisant des automates performants et de nouvelles approches de capteurs avec leurs possibilités respectives. Peut-être devrons-nous également implémenter des contrôles complexes de processus d'IA neurale dans les machines pour faire face à la grande quantité de données et d'espaces d'état de processus.

Ramsey Stevens, PDG, nano3Dprint

Au cours des dix prochaines années, le défi technique le plus important pour l'électronique imprimée en 3D sera de créer des méthodes efficaces, économiques et évolutives de fabrication d'électronique haute performance.

La fabrication additive a le potentiel de révolutionner la façon dont les appareils électroniques sont fabriqués ; il permet aux utilisateurs de produire en masse des dispositifs et des structures électroniques flexibles sur un large éventail de substrats. Cependant, des défis techniques doivent être surmontés pour que cela se produise, comme le développement de nouvelles classes d'encres et de matériaux imprimables en 3D avec une résolution, des performances et une stabilité supérieures.

Pour créer des dispositifs électroniques multi-matériaux avancés avec précision et rapidité, nous devons développer de nouvelles techniques d'impression 3D qui permettent l'impression simultanée de plusieurs matériaux et l'intégration de différentes fonctionnalités. Cela nécessitera des progrès dans les logiciels et les algorithmes de contrôle pour obtenir une production rapide et efficace d'électronique imprimée de haute qualité. Cela nécessitera également de développer du matériel précis, rapide et économe en énergie.

Pour automatiser la conception, l'optimisation et le contrôle des processus qui permettent des impressions plus rapides, nous aurons besoin de nouvelles solutions d'apprentissage automatique. Pour s'assurer que les pièces imprimées respectent les spécifications et les normes, des méthodes d'assurance qualité mises à jour devront également être créées et appliquées.

Une approche interdisciplinaire est nécessaire pour résoudre ces défis - cela impliquera de travailler en collaboration avec des experts en science des matériaux, en chimie, en physique et en ingénierie.

Bradley Rothenberg, PDG, nTopology

Le plus grand défi technique de cette décennie est d'inverser le changement climatique. Il n'y a pas qu'une seule technologie magique nécessaire pour résoudre ce problème, il faudra plutôt un effort collectif dans l'ensemble de l'industrie nécessitant de nouveaux processus de conception. L'impression 3D et l'ingénierie de pointe contribueront à ouvrir un espace de conception pour fournir des produits dont nous ne pouvions rêver qu'une seule fois. Par exemple, certains de nos clients travaillent sur la fusion nucléaire, l'agriculture durable et la réduction de notre empreinte carbone.

Une chose dont je suis sûr, c'est que les modes de conception hérités du passé ne conduiront pas aux innovations nécessaires pour lutter contre le changement climatique. Nous avons maintenant une toute nouvelle génération d'ingénieurs formés à une façon de penser axée sur la FA. Je suis enthousiasmé par leur potentiel pour vraiment nous aider à résoudre ce problème humain majeur.

Jarek Pieniazek, responsable du développement des nouvelles offres, Sinterit

Les conflits politiques croissants des puissances économiques ralentiront la tendance de la production mondiale. Ainsi, la production nationale augmentera. Les plus grands défis seront l'utilisation de ressources limitées et les problèmes de coûts et de production énergétiques.

Il n'y a pas de technologie unique, mais il sera certainement essentiel de tirer parti de davantage de sources locales. C'est un endroit pour l'impression 3D et la production à faible volume. L'amélioration constante de la précision et de la répétabilité des impressions sera un défi, mais le prix par impression sera une clé.

René Kreissl, responsable de la Business Unit Fabrication additive, TRUMPF

Avec notre concentration sur l'industrialisation des technologies Metal AM, l'un des plus grands défis auxquels nous serons confrontés est d'augmenter la productivité de nos systèmes tout en maintenant une qualité élevée des pièces. Ceci est extrêmement important pour élargir les cas d'utilisation de la FA et accroître l'adéquation de la FA à la production en série à grand volume, par exemple pour l'industrie automobile.

Les grands défis d'ingénierie nécessiteront toujours de grandes solutions d'ingénierie et débloqueront les mondes technologiques pour les générations à venir, c'est ce que nous faisons chez TRUMPF. Pour nos systèmes TruPrint PBF, nous intégrons déjà plusieurs nouvelles approches technologiques qui augmenteront la productivité et la qualité des pièces de nombreux plis. L'une de ces innovations est l'option de fabrication hybride ou « préforme » que nous avons lancée pour la TruPrint 5000 à Formnext 2022.

Nous considérons comme une étape importante dans l'industrialisation des technologies additives de combiner les technologies chaque fois que cela a du sens. De plus, une autre caractéristique est une fonction d'automatisation pour notre plus petite machine, la TruPrint 1000, dans laquelle jusqu'à quatre plaques de substrat peuvent être produites automatiquement sans qu'il soit nécessaire d'arrêter le processus PBF. Restez curieux - nous verrons des sauts technologiques massifs cette décennie et nous sommes heureux d'être sur le siège avant.

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Michael Petch est le rédacteur en chef de 3DPI et l'auteur de plusieurs livres sur l'impression 3D. Il est régulièrement conférencier principal lors de conférences sur la technologie où il a fait des présentations telles que l'impression 3D avec du graphène et de la céramique et l'utilisation de la technologie pour améliorer la sécurité alimentaire. Michael s'intéresse particulièrement à la science derrière les technologies émergentes et aux implications économiques et sociales qui en découlent.