L’impression 3D polymère portée par des innovations matériaux et technologiques

Le premier procédé d’impression 3D inventé a été la stéréolithographie, une méthode qui consiste à durcir un polymère photosensible grâce à un laser. Le plastique a donc dès le début occupé une place importante sur le marché de la fabrication additive et aujourd’hui, l’impression 3D polymère est évaluée à 21 milliards de dollars en 2033 selon une étude du cabinet IDTechEx, intitulé “Polymer Additive Manufacturing 2023-2033: Technology and Market Outlook”. Et pour comprendre cette croissance, il ne suffit pas de dire que les polymères ont été développés dès le début mais de regarder quelles sont les innovations qui sont imaginées depuis ces dernières années. De plus en plus d’acteurs proposent d’autres formes de matériaux comme des mousses, des composites ou encore des thermodurcissables visqueux. Il en est de même pour les technologies d’impression – on pense par exemple à l’impression 3D volumétrique. Mais qu’est-ce qui mène la croissance du marché des plastiques en impression ? Et quels sont les freins encore existants ?

Le rapport de IDTechEx propose tout d’abord une segmentation du marché de la fabrication additive polymère par technologie et par matériau – comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessous, les procédés d’impression sont nombreux ce qui multiplie l’offre de matériaux. Filament, résine, poudre, granulé : il est intéressant de constater que les poudres polymères connaîtront une croissance rapide sur la période analysée. On pourrait attribuer cette augmentation aux propriétés qu’offrent ces plastiques – ce sont le plus souvent des polymères dits techniques qui sont principalement utilisés pour des applications industrielles. En effet, le rapport souligne que les utilisateurs sont davantage dans une logique de production finale, au détriment du prototypage rapide. Ils ont une meilleure connaissance des technologies ce qui permet d’aller vers des applications à forte valeur ajoutée comme la fabrication de pièces sur-mesure, dans des volumes plus ou moins importants. A noter toutefois que le prototypage rapide reste un usage clé de la fabrication additive polymère. 

Crédits photo : IDTechEx

Des innovations technologiques

Ce qui est intéressant dans l’étude proposée par le cabinet, c’est de constater la place que prennent les startups sur ce marché : alors que des acteurs historiques comme 3D Systems ou Stratasys poursuivent leur stratégie d’innovation, des initiatives voient le jour autour de matériaux inédits ou de procédés d’impression plus rapides ou performants. L’objectif de ces startups est de repousser le potentiel de la fabrication additive polymère, en améliorant chaque maillon de la chaîne de valeur – logiciel, machines, matériaux, post-traitement, etc. L’étude a ainsi identifié des « innovateurs » sur ces différents segments – neuf pour être plus précis – et montre comment le marché pourrait bénéficier de ces avancées pour croître. Ce sont bien évidemment des projections et il sera intéressant de voir dans les prochaines années comment ces startups ont réellement influencé la fabrication additive polymère.

L’une de ces startups est Evolve Additive Solutions qui a développé un procédé appelé STEP pour Selective Electrophotographic Thermoplastic Process. Celui-ci s’appuie sur 3 étapes : l’imagerie, l’alignement et la fusion. Pour la première, la machine a recours à un moteur d’imagerie électrophotographique 2D. En fait, la startup a combiné certaines caractéristiques du laminage de feuilles, de l’impression 3D et de la fusion sur lit de poudre, lui permettant d’obtenir une vitesse de fabrication importante, concurrençant les cadences du moulage par injection. Forcément, une technologie qui propose des volumes plus importants rapidement, cela intéressera le marché. Si on reste sur les technologies, le rapport met en évidence des startups comme Readily3D ou Xolo qui s’appuient sur une méthode d’impression volumétrique. Au lieu de concevoir une pièce couche par couche, on la crée en une seule étape. On vient alors contourner les défis liés à la vitesse d’impression – surtout sur des procédés résine – tout en conservant un niveau de détails élevé.

Les revenus du marché par catégorie de matériau (crédits photo : IDTechEx)

Le marché de l’impression 3D polymère porté par les matériaux

L’étude se concentre plus particulièrement sur les matériaux polymères du marché, affirmant que leurs revenus vont largement dépasser ceux du hardware. En effet, les matériaux représenteraient 15 milliards de dollars en 2033. Sur ce créneau, l’objectif est de répondre à des enjeux de performances mais aussi de durabilité : l’aspect environnemental des polymères développés est aujourd’hui un enjeu capital. C’est donc sans surprise qu’on constate une augmentation de filaments recyclés et recyclables, souvent fabriqués à partir de déchets plastiques revalorisés.

Un autre aspect important est ce côté performances : quelles sont les caractéristiques d’un matériau que l’on peut combiner ? Quels sont les besoins des industriels aujourd’hui et comment répondre à leurs demandes ? Un des exemples donnés dans le rapport est celui de la startup Tiamet3D qui a imaginé un composite à base de PLA et de nano-diamants. L’objectif est de fournir un matériau résistant et accessible pour les utilisateurs du marché. Il existe bien évidemment de nombreux autres exemples, avec des fabricants qui proposent des matériaux plus performants – résistants aux flammes, présentant des propriétés ESD, etc. Une chose est sûr, le marché de l’impression 3D polymère a de très beaux jours devant lui ! Si vous souhaitez en savoir plus, retrouvez l’ensemble de l’étude ICI.

Les polymères sont-ils le futur de la fabrication additive ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : Sinterit