Fabrication avancée

Date de publication : 05 October 2024

Publié par : Parul Atri

L'utilisation de technologies de fabrication avancées peut modifier les procédés de production et ouvrir de nouvelles perspectives commerciales. Toutefois, il est peu probable que la fabrication avancée remplace entièrement les technologies existantes dans un avenir proche.

L'une des raisons est que de nombreuses technologies existantes, notamment pour les opérations à petite échelle, restent performantes et efficaces. De plus, certaines entreprises, en particulier les plus petites, peuvent juger trop coûteux l'achat et la maintenance des outils et logiciels nécessaires à la fabrication de pointe.

De plus, le passage aux technologies de fabrication avancées exige un investissement considérable dans l'éducation et la formation afin de doter les travailleurs des compétences nécessaires à l'utilisation et à la maintenance de ces technologies. Par conséquent, ce facteur dissuade notamment les petites entreprises de former leur personnel à la fabrication de pointe, faute d'investissement.

La production manufacturière est à l'origine de toutes les innovations et de tous les développements technologiques. Toute amélioration dans ce domaine stimule souvent la croissance d'innombrables autres industries et entreprises en aval de la chaîne d'approvisionnement. L'utilisation de technologies et de procédés de pointe pour accroître la compétitivité des industries manufacturières est appelée production avancée. Celle-ci utilise des techniques de production flexibles qui optimisent l'utilisation des équipements et se révèlent plus efficaces, efficientes et réactives. Bien que les méthodes traditionnelles et spécialisées restent pertinentes dans certains cas, comme pour les productions en série longues et prévisibles, la production avancée est capable de gérer les diverses exigences de production et la personnalisation de masse auxquelles les industries sont fréquemment confrontées, sans nécessiter d'investissements importants.

Les technologies de fabrication avancées améliorent la productivité en permettant aux fabricants d'adapter leur production aux besoins et à la demande du marché. Pour intégrer les activités de production et commerciales dans un fonctionnement continu et efficace, la fabrication avancée s'appuie sur les technologies de l'information et de la communication (TIC). Cela concerne tous les maillons de la chaîne de valeur, de la conception à la fin de vie des produits. Afin de maintenir la production à la pointe du progrès, les technologies de fabrication avancées, souvent appelées « fabrication intelligente », sont essentielles.

Avantages des technologies avancées

Techniques de fabrication

• Lorsque les opérations de fabrication sont plus automatisées et plus économiques, les ressources peuvent être davantage concentrées sur la recherche et le développement, permettant ainsi le lancement de produits novateurs et prometteurs.
• Les techniques de production modernes sont globalement plus précises, plus constantes et plus efficaces, ce qui permet d'obtenir des produits de meilleure qualité, plus fiables, plus accessibles et à des prix raisonnables.
• En automatisant les activités de fabrication, la fabrication avancée contribue à une production plus efficiente, permettant ainsi au personnel de se concentrer sur des tâches plus créatives.
• Une meilleure réactivité au marché est rendue possible par la flexibilité de la fabrication avancée et l'optimisation de la planification et de l'ordonnancement.

Perspectives d'avenir du marché pour

Fabrication avancée

Le marché mondial de la fabrication de pointe devrait atteindre environ 78 milliards de dollars américains en 2035, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) d' environ 22 % sur la période 2023-2035. Les progrès technologiques et la popularité croissante des nouvelles applications expliquent la croissance rapide du chiffre d'affaires de ce marché. Les acteurs de la fabrication de pointe disposent de nombreuses opportunités d'améliorer leur capacité et leur efficacité de production grâce au développement de nouvelles méthodes, de nouveaux matériaux et de nouveaux équipements.

Objectifs de la fabrication avancée

L'objectif de la fabrication avancée est d'obtenir un avantage concurrentiel sur le marché, et elle y parvient de diverses manières. Accroître la production est sans aucun doute l'un des principaux objectifs de la fabrication sophistiquée. Plus on produit, plus on vend. Cela ne signifie pas pour autant que l'augmentation de la production soit le seul objectif de la fabrication moderne. D'autres aspects, tels que l'optimisation des processus et l'amélioration de l'efficacité, peuvent également être améliorés. Par exemple, la fabrication avancée vise à réduire le temps de développement d'un produit, ainsi qu'à diminuer les coûts unitaires, la quantité de matériaux utilisés, les stocks de matières premières et le taux de sous-utilisation des équipements.

Types de fabrication avancée

• Production efficace : ce travail se concentre sur l’ingénierie simultanée, par opposition à l’ingénierie séquentielle. Il englobe également la conception, la simulation, la modélisation physique et informatique, les technologies de fabrication de pointe et les méthodes de contrôle. Le moulage de précision et le prototypage rapide en sont deux exemples.
• Production intelligente : Elle met en œuvre des méthodes visant à accroître la durée de vie et à optimiser l’utilisation des installations de production grâce aux TIC et aux systèmes logistiques associés. Ceci est réalisé par une surveillance efficace, un entretien régulier et des réparations appropriées.
• Organisation efficace : coordination et mise à profit des ressources industrielles, tant matérielles qu’intellectuelles. Ceci s’applique aux appels d’offres virtuels, aux entreprises, aux ressources et installations partagées, aux structures organisationnelles innovantes, aux incubateurs d’entreprises, à la gestion des connaissances, au commerce et au commerce en ligne.

Solutions de fabrication avancées

• L'intelligence artificielle ( IA) et l'apprentissage automatique peuvent transformer radicalement le secteur manufacturier. Bien que l'IA existe depuis un certain temps, les dernières avancées, telles que le cloud computing, le big data et l'apprentissage automatique, la placent au cœur de l'économie mondiale. Dans le secteur manufacturier, l'IA peut être optimisée pour faciliter la mise en œuvre de solutions basées sur les données en temps réel, grâce à la collecte de données provenant de différents services. Par exemple, les données de la chaîne de production permettent de calculer et de prévoir le temps de cycle de fabrication, et ainsi d'optimiser la planification et l'ordonnancement. Grâce à des capteurs, l'IA peut surveiller la qualité des produits ou l'état des équipements de production. Elle peut également être utilisée dans les achats pour établir des prévisions de la demande précises et commander les matières premières nécessaires en conséquence. On prévoit que l'IA pourrait générer une augmentation de 40 % des profits dans le secteur manufacturier d'ici 2035.
• Nanotechnologies : Avec la miniaturisation de nos appareils, le besoin de composants plus petits s’accroît. Face à la nécessité d’intégrer toujours plus de fonctionnalités dans des structures compactes, les nanotechnologies occupent une place de plus en plus cruciale dans de nombreux secteurs. Par ailleurs, les nanoparticules sont utilisées dans des applications chimiques et biologiques où elles permettent d’améliorer les propriétés des matériaux, de moduler la spectroscopie de la lumière et de modifier la réactivité chimique.
• Robotique : La robotique figure parmi les procédés de fabrication modernes, ce qui n’a rien d’étonnant étant donné que ces technologies automatisées permettent le levage de charges lourdes, des mouvements et des assemblages précis, ainsi qu’une meilleure uniformité du travail au sein de nombreuses unités de production. La robotique industrielle est extrêmement utile pour les opérations dangereuses, car elle réduit les risques pour les parties prenantes, les coûts et le gaspillage, tout en produisant des biens de manière plus fiable, plus rapide et plus économique. Les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de la forge, des biens de consommation et bien d’autres utilisent fréquemment des robots. À mesure que notre compréhension de la robotique progresse, notre capacité à intégrer des systèmes automatisés dans d’autres domaines s’accroît également.
• Fabrication additive : les logiciels de CAO ou les scanners 3D sont utilisés en fabrication additive pour piloter les machines et déposer la matière couche par couche, selon des formes géométriques précises. Ce procédé réduit considérablement le risque de défaillance, offrant de nombreux avantages tels que la réduction du poids, de la complexité et des problèmes de dissipation thermique. L’aérospatiale, le médical, le prototypage, l’automobile, les biens de consommation et bien d’autres secteurs bénéficient de la fabrication additive, et ces industries se développeront à mesure que la technologie deviendra plus abordable et plus simple d’utilisation.
• Usinage laser : L’usinage et le soudage laser, qui utilisent la technologie laser, permettent une production rapide et de haute précision. Les lasers éliminent les fissures et les défauts d’assemblage tout en préservant l’intégrité de la pièce grâce à un contrôle précis de la chaleur transmise au matériau. Les réservoirs sous pression, les capteurs de proximité, les batteries, les composants électroniques sensibles et bien d’autres produits sont aujourd’hui fabriqués de manière plus sûre et plus précise grâce à ces technologies.

Industries utilisant

Fabrication avancée

La fabrication de pointe ne peut être intégrée à n'importe quelle entreprise capable de financer les matériaux composites ou l'informatique en nuage. Son succès dépend de la présence d'une infrastructure informatique sophistiquée, comme c'est le cas dans les secteurs des véhicules électriques, de la robotique, de l'aérospatiale et dans d'autres industries.

Liste des secteurs industriels transformés aujourd'hui par les techniques de fabrication avancées :

• Produits de consommation : Dès les premières étapes du développement d'un produit, l'impression 3D est idéale pour créer des appareils électroniques grand public complexes, à l'esthétique et aux fonctionnalités réalistes. Les premiers prototypes, réalisés rapidement et avec précision, ont été particulièrement bénéfiques pour les articles de sport. Les maquettes architecturales détaillées, les accessoires et les costumes de spectacle constituent d'autres exemples d'applications réussies. Dans les années à venir, de plus en plus de produits de consommation pourraient être fabriqués par impression 3D, grâce à l'amélioration du volume et de la vitesse de production.
• Énergie : La capacité à créer rapidement des composants spécialisés et essentiels à la mission, capables de résister à des conditions extrêmes, est cruciale pour la réussite dans le secteur de l’énergie. Le développement de composants performants, légers et fabriqués à la demande, ainsi que de matériaux écologiques grâce à la fabrication additive, offre des solutions pour répondre à divers besoins et applications sur le terrain.
• Médical : Le secteur médical, en pleine expansion, utilise les solutions de fabrication additive pour apporter des innovations aux praticiens, aux patients et aux centres de recherche. Les fabricants de dispositifs médicaux emploient une variété de matériaux d'impression 3D rigides, flexibles, opaques et transparents pour créer des conceptions plus personnalisables que jamais. Grâce à l'utilisation de composants de qualité chirurgicale, de prototypes fonctionnels et de modèles anatomiques réalistes, la fabrication avancée rend possibles des avancées auparavant inimaginables dans le domaine des technologies vitales. Les implants orthopédiques en biomatériaux, les dispositifs dentaires, les modèles préopératoires issus de scanners, les guides de scie et de forage sur mesure, les boîtiers et les instruments personnalisés ne sont que quelques exemples d'applications qui transforment le secteur médical.

Dernières innovations en

Fabrication avancée

• Simulation : La simulation est la deuxième méthode d'innovation et de gestion la plus utilisée par les responsables de production. La production à flux tendu (juste-à-temps) s'appuie sur la simulation, qui présente les avantages suivants : calcul des ressources idéales nécessaires, du temps de cycle des pièces, des temps de transit et de l'utilisation des machines et du personnel. Grâce à l'ingénierie computationnelle intégrée des matériaux (ICME), les ingénieurs produits peuvent concevoir un modèle virtuel du produit et tester ses performances dans différentes conditions avant de lancer la production réelle. La fabrication virtuelle permet de simuler les processus de production, ce qui est très utile pour éliminer les inefficacités et optimiser la production.
• Réalité augmentée : Pour les techniciens d’atelier, la réalité augmentée offre un manuel d’instructions immersif et détaillé. Elle permet aux employés de visualiser le fonctionnement interne des machines, améliorant ainsi leur formation et réduisant les pertes de temps et d’argent. La réalité augmentée facilite également la maintenance des équipements de production. Combinant réalité réelle et réalité virtuelle de manière innovante, les applications de RA aident les fabricants à optimiser leurs processus de production. Elles favorisent la validation et l’évaluation de la planification numérique dans un environnement physique.

L'avenir de la fabrication de pointe

Les cobots, ou robots collaboratifs, sont conçus pour effectuer des tâches pénibles ou dangereuses aux côtés des humains. On prévoit qu'avec le développement de cette technologie, leur utilisation se généralisera dans le secteur manufacturier, améliorant ainsi la productivité et la sécurité. Par ailleurs, la production circulaire privilégie la réduction des déchets et l'optimisation de l'utilisation des ressources. Le recours aux énergies renouvelables lors de la production et la conception de produits facilement démontables et recyclables sont deux aspects clés de cette stratégie.

Comment les petites organisations peuvent-elles favoriser l'adoption de la fabrication de pointe ?

Pour développer leurs connaissances et leur expérience en matière de fabrication avancée, les PME peuvent collaborer avec des spécialistes tels que des consultants et des fournisseurs de technologies. Cela peut les aider à surmonter les difficultés techniques, à se tenir au courant des dernières évolutions et à accéder à des ressources comme des financements et des formations. De plus, les PME peuvent bénéficier de dispositifs d'aide gouvernementaux, notamment des subventions, des prêts et des allégements fiscaux, pour financer l'acquisition d'équipements de fabrication sophistiqués. En rendant la technologie plus abordable pour les PME, ces programmes contribuent à alléger la pression financière liée à cet investissement.

En conclusion

La fabrication avancée n'est pas une simple mode passagère ni un concept éphémère qui tombera dans l'oubli d'ici quelques années. C'est un phénomène en pleine expansion, qui ouvrira la voie à des usines intelligentes gérées à distance et déployant des technologies de fabrication nouvelles et performantes. La première étape consistera pour les industriels à mettre en place l'infrastructure nécessaire au déploiement de leurs initiatives de fabrication avancée.