En 2031, le marché de la fabrication par impression 3D devrait atteindre les 107 milliards de dollars. Le secteur de l’industrie est particulièrement impacté par cette nouvelle technologie, qui permet de fabriquer rapidement et en série des pièces personnalisées et entièrement adaptées aux problématiques rencontrées par les ingénieurs. Cette évolution industrielle doit encore faire face à de nombreux défis.
Évolution de l’impression 3D dans le domaine électronique
Les premiers dépôts de brevets et les logiciels de prototypages ont été réalisés dans les années 80 et 90. Par la suite, la conception et la réalisation se simplifient, grâce à des machines plus performantes, plus imposantes et l’utilisation de matériaux variés.
Ces derniers ouvrent le champ des possibles, et offrent une solution pertinente pour la fabrication de circuits électroniques et de composants, tels que les supercondensateurs, les étiquettes RFID ou les circuits et schémas conducteurs (par impression de PCB).
Pour cela, le secteur a pu compter sur l’essor de nouvelles technologies, dont la miniaturisation, la numérisation, l’usage des rayonnements optiques et le développement de certains matériaux.
Avantages de l’impression 3D pour les composants électroniques
Ce mode de fabrication offre de nouvelles possibilités industrielles. L’impression 3D révolutionne la conception et le prototypage. Les ingénieurs ont la possibilité de modifier les éléments rapidement, ce qui permet de réduire le temps de création et les coûts. En plus, les pièces manufacturées peuvent être personnalisées, afin de répondre aux besoins et contraintes des différents secteurs industriels.
On retrouve ainsi des impressions d’électrodes, de condensateurs, des transistors, des pièces pour les écrans tactiles, des antennes. L’impression 3d de circuits électroniques est réalisée à l’aide de matériau non conducteur (encre diélectrique), de pâte conductrice, d’encres métalliques à nanoparticules et des encres semi-conductrices.
Le choix de la méthode de fabrication dépend du matériau et de la pièce. On peut ainsi utiliser la technologie d’extrusion (notamment pour les usages nécessitant une conduction), ou celle de jet de matière (encre ou aérosol).
Les défis à relever
Le secteur de l’industrie utilise des pièces usinées de haute précision et de taille réduite. Pour répondre à ces défis, les ingénieurs se tournent vers la micro-impression 3D. Cette technologie offre une miniaturisation des objets électroniques, afin de s’adapter à tous les composants et matériels.
Par ailleurs, tous les matériaux utilisés dans l’industrie spatiale, militaire ou médicale ne sont pas encore compatibles avec la technique d’impression 3D. Les encres imprimables ne possèdent pas les mêmes propriétés (viscosité, etc.), ce qui engendre des difficultés lors des impressions. C’est pourquoi les industriels optent pour des encres de carbone nanoparticulaires, le filament composite conducteur ou le filament thermoplastique.
Applications concrètes
L’impression 3D dans les secteurs industriels permettent de créer des pièces à haute performance renforcées. Dans l’aéronautique, les imprimantes 3D sont utilisées pour la construction des pièces de drones ou de satellites. Les constructeurs automobiles se servent de l’impression 3D pour les tableaux de bord, les poignées, les LEDs, les rétroviseurs, ou dans la création d’outils spécifiques à la réalisation de certaines tâches. L’industrie médicale, quant à elle, s’oriente vers la bio-impression de tissus vivants et d’organes.
L’avenir de l’impression 3D électronique
La technologie d’impression 3D devrait se développer avec une croissance annuelle de plus de 20 %, axée autour des produits manufacturés et du secteur militaire et spatial. Cette solution rapide, flexible, peu onéreuse et personnalisable offre un avantage par rapport aux techniques traditionnelles.
Le service d’impression 3D risque de modifier les normes de fabrication, qui vont intégrer ce nouveau processus. Les équipes devront alors se former, pour comprendre et connaître les outils et les logiciels d’impression 3D.
Le secteur industriel connaît une seconde évolution avec l’intelligence artificielle. L’IA pourrait à terme intégrer la fabrication en impression 3D, pour concevoir des produits à haute performance, rapidement et à moindre coût.
L’industrie et le domaine électronique connaissent une transformation grâce à l’impression 3D, qui offre un gain de temps et une réduction des coûts, à chaque étape de conception, de prototypage et de réalisation. Ce mode de fabrication doit néanmoins relever de nombreux défis, dont la formation des équipes, le coût d’utilisation, la précision et la compatibilité des matériaux. L’avenir de l’aéronautique, de l’automobile et de la médecine est impacté par le développement de l’impression 3D, qui est sans aucun doute améliorée par l’intégration de l’intelligence artificielle.
