Le marché des imprimantes 3D est en pleine expansion : à l’échelle mondiale, il devrait progresser de 62 % en 2014 selon le Gartner. Les clients les plus demandeurs de cette nouvelle technologie sont les entreprises (80 % du marché).

Mais une imprimante 3D aurait-elle un véritable intérêt pour votre entreprise ? Si oui, comment la choisir ? Et combien ça coûte ?

Etienne Bernot, le fondateur d’ A4 Technologie, vous explique tout ce que avez toujours voulu savoir sur les imprimantes 3D sans jamais oser le demander !

Cette interview est réalisée dans le cadre de la Semaine de l’Impression, du 29 avril au 2 mai 2014 sur Gautier-Girard.com.

Imprimantes 3D : comment choisir une imprimante 3D pour entreprises

Pourriez-vous vous présenter, ainsi que votre entreprise, en quelques mots ?

Je suis Etienne Bernot, professeur de technologie dans les années 90, j’ai créé A4 technologie (www.a4.fr) pour concevoir et diffuser des matériels pédagogiques destinés à cet enseignement.

Aujourd’hui l’entreprise compte 25 collaborateurs et réalise un CA de 4 M€. Nous avons un pôle rédaction pour l’ « ingénierie pédagogique », un bureau d’étude pour la conception des matériels, un atelier de production et une structure logistique. Nous servons l’enseignement technologique au collège et les options technologiques du lycée (options de 2nde et filières SI et STI2D). Notre catalogue comporte les matériels pédagogiques dédiés, dont la plupart sont conçus et fabriqués chez nous, mais aussi une part importante de produits de négoces, matériels, outils, machine, matériaux, librairie, toutes choses utiles à l’enseignement de la technologie.

A noter
 : toutes nos documentations et ressources techniques et pédagogiques sont libres (charte Creative commons) ; le modèle économique, c’est la vente de matériels que les enseignants peuvent s’approprier librement.

C’est naturellement que dès le début nous nous sommes intéressés aux I3D compactes « de bureau ». Elles rendent accessible l’I3D aux laboratoires d’enseignement technologique. Elles constituent un nouvel outil remarquable, dans le prolongement des équipements numériques dont se dotent les établissements scolaires. Elles permettent à des élèves d’expérimenter très facilement et sans perte de temps en atelier, des modèles et des systèmes qu’ils n’auraient auparavant jamais pu réaliser à l’école.

Aujourd’hui la diffusion de ces imprimantes 3D nous ouvre un marché bien plus vaste que celui de l’éducation. C’est devenu pour nous un second métier et un secteur qui représente 10 % de notre CA, en progression.

Quel est l’intérêt pour une entreprise d’investir dans une imprimante 3D ? Pouvez-vous nous donner des exemples d’utilisations concrètes de ce type d’outils ?

Nous connaissons bien l’impression 3D (I3D) en tant que fabricant, pour y avoir eu recours (sous-traitance) depuis plus de vingt ans pour le prototypage et pour être équipé depuis 3 ans d’une imprimante 3D « professionnelle » à des fins de production en petite série de pièces nécessaires à la fabrication de nos maquettes et bancs d’essais pédagogiques.

Ainsi pour des modèle produits en petites séries de 200 ou 300 unités par an, il n’est pas possible économiquement de réaliser un outil industriel de production (moule d’injection par exemple). L’I3D permet la fabrication de pièces spéciales, chères unitairement, mais ne nécessitant aucun investissement en outillage. Par exemple, une pièce injectée coûte 0.50 € mais nécessite la réalisation d’un moule à 15 000 €, la même pièce sortie d’I3D peut coûter 6 € (amortissement de l’I3D compris) mais sans l’investissement dans un moule. Dis autrement , l’I3D c’est comme un super moule dans lequel on investit une fois, mais qui ensuite peut faire toutes les pièces.

Autres avantages de l’I3D :

  •  on peut réaliser des pièces complexes, pas fabricables autrement. (par exemple, pour une pièce moulée, sa forme doit être démoulable !) ;
  • l’immédiateté : pas besoin de longues semaines d’étude et de réalisation d’un moule ; on lance l’impression à partir du modèle 3D et on a la pièce sous quelques heures, voire moins pour les petites pièces.
  •  pour le prototypage, on n’a pas trouvé plus simple ni plus rapide pour tester un modèle.

L’I3D, inventée au départ à des fins de prototypage est devenue assez performante pour être utilisée aussi à des fins de production de pièces uniques ou en petites séries. Exemple : des PME comme nous-même ; et aussi des projets chez des avionneurs, motoristes, constructeurs automobiles, …

L’intérêt des I3D de bureau :

Aujourd’hui ces machines accessibles font découvrir l’I3D à des professionnels qui n’avaient pas les moyens auparavant de cette technologie (ou estimaient ne pas en avoir les moyens), ou tout simplement méconnaissaient cette technologie. Ils s’équipent sans grand risque financier d’une petite I3D de bureau et je suis persuadé que certains évolueront probablement vers des machines plus « professionnelles ».

On assiste à un engouement et une curiosité croissante du grand public. La communication qui est faite touche le plus large public, mais c’est en tant que professionnels ou hobbyistes de bon niveau (roboticiens, modélistes, …) que les gens s’équipent.

On découvre chaque semaine de nouveaux métiers pour lesquels l’I3D rend de grands services.

Pour tout professionnel qui à un moment a besoin d’une pièce particulière, pour un prototype ou même une pièce fonctionnelle, l’I3D de bureau est un outil facile qui permet à moindre coût d’obtenir un résultat presque immédiat.

Elle arrive sur les tables des bureaux d’étude de tous domaines :

  • chez les architectes,
  • dans les ateliers de maintenance,
  • chez les artisans,
  • dans les labo de recherche qui ont toujours besoin de « bricoler » des expériences,
  • chez des réparateurs de toutes sortes,
  • dans les écoles,
  • chez les inventeurs et les « makers »,
  • chez les designers,
  • chez les décorateurs de cinéma,

Certains prophétisent l’émergence de nouveau métiers de « i-artisans ». J’ai l’exemple d’un installateur / réparateur de piscines qui a acheté une I3D de bureau qui lui permet de refabriquer des petits raccords en plastique de centrales de filtration dont on ne trouve plus les pièces.

Ainsi l’I3D « de bureau » est appelée à devenir un des outils classiques des trousses à outils en général.

L’I3D en général présente l’avantage de pouvoir fabriquer n’importe quelle forme d’objet, sans être initié à aucune technique de fabrication, sans être technicien, sans savoir tenir le moindre outil. Et l’I3D de bureau rend ça accessible à tous.

Quels critères prendre en compte pour choisir une imprimante 3D ?

C’est une question difficile car il existe plusieurs technologies d’impression 3D, et pour chaque technologie, des machines adaptées à différentes productions.

Un peu d’histoire :

Les premiers brevets d’I3D ont été déposés dans les années 80. C’est le numérique (aujourd’hui on dit « le digital ») qui a permis cette innovation. Ça consiste à découper un modèle virtuel en tranches fines et à lui donner corps en déposant une matière tranche après tranche (couche par couche). Les premières machines (stéréolithographie) coûtaient une petite fortune et longtemps l’I3D a été réservée aux domaine professionnel, pour des projets conséquents. La majorité du parc de machines était chez des sous-traitant spécialisés (comme Cresilas, un pionnier de l’I3D), seules les grandes entreprise ayant les moyens d’en posséder une.

Les technologies ont évolué, se sont diversifiées, sont devenues plus performantes et plus accessibles. Dans les domaines industriels de la plasturgie, dans les bureaux d’étude l’I3D est devenue courante, la plupart du temps sous-traitée.

Puis on a vu arriver des I3D pouvant produire des pièces métalliques.

Vers la fin des année 2000 les premiers brevet d’I3D sont « tombés » dans le domaine public. Des labo d’université (US) s’en sont emparé pour réinventer des machines plus simples, directement inspirées des machine industrielles à dépôt de fil (FDM). Cela s’est fait dans une mouvance « collaborative », en même temps qu’on inventait les FabLab. On a vu arriver les premières imprimantes compactes « de bureau », open source. Au début : des bricolages un peu hasardeux avec des machines qu’il fallait surveiller comme le lait sur le feu, régler et rerégler pour arriver à sortir une pièce correcte.

Et puis très vite des industriels, fabricant historiques d’imprimantes 3D, ayant quelque expérience, savoir-faire de longue date et encore quelques brevets protégés, ont construit leur propre imprimante « de bureau ».

Cela s’est fait pour certains « ex nihilo » (par ex TierTime avec la gamme UP) et pour d’autres par le rachat de startup (par ex Stratasis avec le rachat de Makerbot).

Il va sans dire qu’aujourd’hui il y a encore un fossé technologique entre les I3D de bureau « open source » et les I3D de bureau produites par les industriels installés.

Classification :

Je propose un classement des I3D en 3 catégories :

1- Les I3D industrielles, professionnelles. Les machines onéreuses dont les machines qui produisent des pièces métalliques.

2- Les nouvelles I3D compactes « de bureau ». Machines simples et accessibles à (presque) tous, qui réalisent des pièces par dépôt de fil (plastique uniquement), dans des volumes d’un maximum de 15 à 25 cm de côté.
Dans cette catégorie on trouve :

  •  les I3D de startup, issues directement de l’open source ; le plus souvent en kit car pas de norme (CE ou autre) ; à partir de 300 €. A réserver à ceux qui ont l’envie et le temps de jouer et n’ont pas besoin de fiabilité.
  • les I3D compactes proposées par les industriels du secteur, avec CE, garantie et SAV. A partir de 1 000 € minimum. Certaines de ces machines, dans les limites de leur matériaux et formats, rivalisent en qualité de pièces obtenue avec bien des imprimantes industrielles.

3- Les I3D prototype : toutes ces machines expérimentales inventées ici et là pour déposer du chocolat, des cellules vivantes, du béton pour construire des murs, fabriquer des pizzas dans l’espace, etc. Bien qu’on nous le promette souvent pour bientôt, on ne les trouve pas encore à la vente.

Les critères de choix :

Nous ne nous intéressons qu’aux I3D compactes « de bureau » accessibles « grand public ».

Une imprimante « open source » est toujours à prendre comme un prototype. C’est réservé à ceux qui sont capables de la bricoler et de faire souvent de multiples essais pour réaliser une pièce donnée. C’est très intéressant comme objet technique, en tant qu’objet technique qu’on cherchera à maitriser.
De notre côté nous avons cessé nos investigation et tests de ces machines, dont un modèle nouveau arrive chaque mois.

Les I3D « de bureau » fabriquées par les industriels sont destinées à être utilisées facilement pour produire des pièces réussies. Elles n’ont pas d’intérêt pour leur utilisateur en tant qu’objet d’étude, mais juste pour produire des pièces. Il en existe 3 marques :Makerbot (Racheté par Stratasis), Cube (3D Systems), UP-EASY (TierTime (la filiale spécialisée dans ces machine : PP3DP)).

Les critères :

1) le prix !

2 ) le format d’impression

Mais avec ces machines, l’impression de pièces dépassant 10 cm est toujours un problème à cause des déformations du plastique déposé fondu et qui se rétracte en refroidissant. Donc attention au leurre que peut constituer l’annonce d’un grand format d’impression.

3) L’épaisseur de couche (axe Z dans l’espace) n’est pas objectivement un critère pertinent, bien qu’il soit à chaque fois mis en avant commercialement.

Il reste les deux axes X et Y (largeur et longueur sur les pièces). Sans entrer dans les détails techniques, notons que les industriels utilisent des machines à 1 M€ qui ont une épaisseur de couche de 0.15 mm alors que des machines de bureau à 1 000 € annoncent 0.1 mm !

4 ) La diversité des matériaux utilisables

De toute façon on reste dans le domaine des thermoplastiques (qui fondent à la chaleur). Les I3D de bureau travaillent principalement l’ABS (plastique technique courant qu’on retrouve dans l’automobile, les Legos, …) et le PLA, plastique « bio » puisque produit de synthèse à partir de sucres d’origine végétale (betterave le plus couramment). L’ABS est résistant et meilleur pour des pièces techniques ; le PLA est cassant et à donc un champ d’application plus restreint.  L’ABS est plus délicat à travailler car il a un fort coefficient de dilatation et va davantage être sujet aux déformations pendant l’impression. Pour bien travailler avec l’ABS, les machines à plateau chauffant sont plus indiquées.

5)  Le point plus particulièrement discriminant avec les I3D de bureau est la gestion des supports d’impression

Comme aucune machine ne peut déposer de matière dans le vide, pour les parties en surplomb des modèles que l’on imprime, il est nécessaire que l’I3D construise une sorte d’échafaudage (support d’impression) pour y déposer la matière de la pièce. Ces supports d’impression doivent ensuite être détachés du modèle. Le fait que les supports ne soient pas collés à la pièce et soient facile à séparer est déterminent pour la capacité d’une machine à imprimer n’importe quel modèle complexe ou avec des parties délicates. C’est loin d’être au point avec bon nombre de machines.
Ce point dépend de la précision mécanique de la machine et du degrés de maitrise du pilote d’impression.

6)  La qualité mécanique de la machine.

Plus la machine est rigide et précise, mieux c’est. Les machines assemblées de tubes avec des raccords en plastique sont toujours problématiques à régler.

7) Les normes (certification CE au moins)

Le particulier peut s’en passer ; en revanche si c’est pour mettre la machine au contact du public, dans un FabLab, une entreprise ou une école, c’est plus risqué au premier pépin.

8 ) La garantie et le SAV

La plupart des machines open source livrées en kit n’ont aucune garantie (et pour cause, c’est l’utilisateur qui la fabrique) et pas plus de SAV. En revanche on s’appuie sur une communauté souvent active.
De même on n’est jamais sûr de la pérennité d’une startup pour suivre son produit.

Combien coûte une imprimante 3D ? Les modèles d’entrée de gamme sont-ils réellement intéressants pour les professionnels ?

- Pour les machines industrielles : Ça va de quelques dizaines de milliers d’Euros à plus de 1 M€ pour des machines à frittage métallique.

- Pour les nouvelles machines compactes « de bureau », ça commence autour de 300 € pour des machines Open source livrées en kit et jusqu’à 3 000 ou 4 000 € pour des machines « de marque », normées (CE) et garanties.

Pour avoir une machine qui fonctionne directement sans être expert bricoleur, compter à partir de 1 000 € minimum.
A 2 000 € on trouve une machine réellement intéressante pour le professionnel. A ce prix on a une machine fiable et facile, qui imprime des pièces avec une qualité de niveau industriel. Mais dans un petit format.

Comme vu plus haut, c’est réellement intéressant pour les professionnels et d’ailleurs les ventes se font en écrasante majorité aux professionnels.
C’est vrai qu’il y a là une contradiction : un gros « buz » autour de l’idée de l’imprimante 3D à la maison, mais des ventes aux particuliers confidentielles.

Corrélativement on s’étonne de la quasi absence dans les médias des vrais professionnels, techniciens historiques de l’I3D depuis 20 ans ; mais une parole monopolisée par les jeunes « makers » et les jeunes entrepreneurs tout droit sortis de leurs écoles de commerce ; une nouvelle génération de l’impression 3D, experts depuis 2 ou 3 ans tout au plus.
Il est vrai que les professionnels historiques de l’impression 3D, univers de techniciens spécialisés, autour de machines couteuse et très techniques, n’ont pas vu l’intérêt des nouvelles « petites » imprimantes 3D « de bureau ». Ils les ont considérées d’emblée comme des gadgets. Ils n’ont pas cru un instant que ces machines allaient venir dans le champ professionnel et certains parmi les plus compétents du domaine professionnel n’y ont même pas encore prêté attention. D’ailleurs le plus souvent ils sont carrément bluffés quand on leur montre une pièce sortie d’I3D « de bureau ».

3 grands fabricants de machines d’I3D pro ont  « sorti » chacun leur propre modèle d’IO3D de bureau mais avec une communication grand public, bien déconnectée de leur marché traditionnel d’industriels. D’ailleurs aucun ne met en avant sa marque « professionnelle ». Il y a fort à parier cependant qu’à terme ces petites machines intègrent leur gamme générale (point de vue personnel).

Dans la mesure où il faut également utiliser un logiciel 3D pour concevoir l’objet à imprimer, et acquérir les consommables (cartouches de matières premières, bobines de fil…), cette technologie est-elle réellement à la portée de tous ? (facilité d’utilisation…)

On pense tout de suite au dessin 3D, condition de base pour imprimer en 3D. Les I3D ne sont pas des machines à dessiner mais juste à imprimer.

Pour ma génération (quinca), se mettre au dessin 3D n’est pas forcément évident bien qu’il suffit de s’y mettre pour y arriver tout seul en moins d’une demi-journée. Mais pour les jeunes ce n’est pas un obstacle ; ils apprennent au collège à manipuler les outils de dessin 3D (c’est au programme du cours de technologie).

Il existe depuis plusieurs années des logiciels 3D gratuits et assez performants comme « Sketchup » et on en voit arriver de nouveaux qui semblent assez prometteurs.

Par ailleurs le mouvement des « makers » est très actif. Il existe des sites collaboratifs déjà bien connus sur lesquels on trouve une multitude d’objets 3D prêts à imprimer. Vous cherchez un rond de serviette ; vous avez toutes les chances d’en trouver toute une série de modèles différents à télécharger et à imprimer directement. Idem pour des pièces de rechange dans la maison : vous avez de grandes chance de trouver le modèle 3D du couvercle de votre cafetière Seb réf XXX. Et comme cela semble se développer, on va trouver de plus en plus facilement, de plus en plus d’objets 3D à télécharger.

Les professionnels aussi vont profiter de ça.

Par rapport aux consommables,  dans le domaine des grosses imprimantes 3D industrielles, les consommables sont ruineux. Mais dans le domaine des I3D compactes « de bureau », les consommables (bobines de fil) sont largement à la portée de tous (ou presque). Une bobine de fil ABS ou PLA de 1 kg peut coûter de 30 à 60 €. Un petit objet va coûter le plus souvent (selon son poids) moins de 1 € en matière.

Donc réellement, oui les imprimantes 3D compactes « de bureau », produites par les industriels sont à portée de tous en termes de coût et de facilité d’utilisation.

Merci Etienne !

Et vous, que pensez-vous de cette nouvelle technologie ? Une imprimante 3D serait-elle utile pour votre entreprise ?

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