Futur de la fabrication additive

250 Pages·2017·7.26 MB·French

ÉTUDES ÉCONOMIQUES
PROSPECTIVE
Futur de la fabrication additive
Rapport final
Alliance des Minerais, Minéraux et Métaux (A3M)
Aluminium France
Fédération forge fonderie (FFF)
Observatoire de la plasturgie
Syndicat français de l’industrie cimentière (SFIC)
Date de parution : janvier 2017
Couverture : Hélène Allias-Denis, Brigitte Baroin
Édition : Martine Automme, Nicole Merle-Lamoot
ISBN : 978-2-11-151552-9
Futur de la fabrication additive
Rapport final
Le Pôle interministériel de Prospective et d’Anticipation des Mutations économiques (Pipame) a pour objectif
d’apporter, en coordonnant l’action des départements ministériels, un éclairage de l’évolution des principaux acteurs et
secteurs économiques en mutation, en s’attachant à faire ressortir les menaces et les opportunités pour les entreprises,
l’emploi et les territoires.
Des changements majeurs, issus de la mondialisation de l’économie et des préoccupations montantes comme celles liées
au développement durable, déterminent pour le long terme la compétitivité et l’emploi, et affectent en profondeur le
comportement des entreprises. Face à ces changements, dont certains sont porteurs d’inflexions fortes ou de ruptures,
il est nécessaire de renforcer les capacités de veille et d’anticipation des différents acteurs de ces changements : l’État,
notamment au niveau interministériel, les acteurs socio-économiques et le tissu d’entreprises, notamment les PME. Dans
ce contexte, le Pipame favorise les convergences entre les éléments microéconomiques et les modalités d’action de l’État.
C’est exactement là que se situe en premier l’action du Pipame : offrir des diagnostics, des outils d’animation et de
création de valeur aux acteurs économiques, grandes entreprises et réseaux de PME/PMI, avec pour objectif principal le
développement d’emplois à haute valeur ajoutée sur le territoire national.
Le secrétariat général du Pipame est assuré par la sous-direction de la Prospective, des Études et de l’Évaluation Économiques
(P3E) de la direction générale des Entreprises (DGE).
Les départements ministériels participant au Pipame sont :
- le ministère de l’Économie et des Finances/Direction générale des Entreprises ;
- le ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer ;
- le ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt ;
- le ministère de la Défense/Direction générale de l’Armement ;
- le ministère du Travail, de l’Emploi, de la Formation professionnelle et du Dialogue social/Délégation générale à l’Emploi
et à la Formation professionnelle ;
- le ministère des Affaires sociales, de la Santé et des Droits des femmes/Direction générale de la Santé ;
- le ministère de la Culture et de la Communication/Département des Études, de la Prospective et des Statistiques ;
- le ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche ;
- le ministère de la Ville, de la Jeunesse et des Sports ;
- le Commissariat général à l’Égalité des territoires (CGET), rattaché au Premier ministre ;
- le Commissariat général à la stratégie et à la prospective (CGSP), rattaché au Premier ministre.
MEMBRES DU COMITÉ DE PILOTAGE

Ange MUCCHIELLI Direction générale des entreprises (DGE)
Alice MÉTAYER-MATHIEU Direction générale des entreprises (DGE)
Hoang BUI Direction générale des entreprises (DGE)
Philippe MICHENOT Direction générale des entreprises (DGE)
Claude MARCHAND Direction générale des entreprises (DGE)
Jean-Louis GERSTENMAYER Direction générale des entreprises (DGE)
Aurélie GARCIA Direction générale des entreprises (DGE)
Angélique MONNERAYE Direction générale des entreprises (DGE)
Florian MUZARD Commissariat général à l’égalité des territoires (CGET)
Anne FAURE Commissariat général à l’égalité des territoires (CGET)
Caroline COLOMBIER Aluminium France
Cyrille MOUNIER Aluminium France
Claire DE LANGERON Alliance des Minerais, Minéraux et Métaux (A3M)
Nadia MANDRET Alliance des Minerais, Minéraux et Métaux (A3M)
Stéphanie GANIER ERAMET Alliages
Pascale LEPRETRE Fédération forge fonderie
Jean-Luc BRILLANCEAU Fédération forge fonderie
Olivier VASSEUR Fédération forge fonderie
Simon PHILIBERT Fédération de la plasturgie et des composites
Arnaud PERIGORD Syndicat français de l'industrie cimentière
Anne BERNARD-GELY Syndicat français de l'industrie cimentière
Audrey CHERRIERE OPMQ Plasturgie/OPCA pour le développement de l'emploi et de la formation
dans l'industrie
Nicolas FIQUET Observatoire de la Plasturgie

La conduite des entretiens et la rédaction du présent rapport ont été réalisées par les organismes :

TECH2MARKET Représenté par :
74, rue de Bonnel Benoit RIVOLLET, dirigeant
69423 Lyon Avec les contributions de Blaise CAVALLI, Nicolas
Tél. : [phone] LOUEE et Claude-Emmanuel SERRE
www.tech2market.fr
Cetim : CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES Représenté par :
MECANIQUES Laurent COUVÉ, responsable Veille Technologique
52, Avenue Félix Louax et Stratégique
60300 Senlis Avec les contributions de Jean-Paul CANDORET,
Tél. : [phone] Benoit VERQUIN, Arnold MAUDUIT, Pierre AUGUSTE
www.cetim.fr

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CTI-PC : CENTRE TECHNIQUE INDUSTRIEL DE LA Représenté par :
PLASTURGIE ET DES COMPOSITES Julien BAJOLET, responsable Ligne Programme
2, rue Pierre et Marie Curie R & D fabrication additive
BP 1204 Bellignat 01117 Oyonnax Cedex
Tél. : [phone]
www.poleplasturgie.net
CTTC : CENTRE DE TRANSFERT DE
TECHNOLOGIES CERAMIQUES Représenté par :
Parc d’ester 7, rue Soyouz Grégory ETCHEGOYEN, directeur du CTTC
87068 Limoges Cedex
Tél. : [phone]
www.cttc.fr

CTIF : CENTRE TECHNIQUE INDUSTRIEL Représenté par :
FONDERIE Didier LINXE, responsable Études & Méthodes
44, avenue de la Division Leclerc Avec la contribution de Camille OLIVIER
92318 Sèvres Cedex
Tél. : [phone]
www.ctif.fr

YOUFACTORY Représenté par :
50, rue Antoine Primat Jean NELSON, cofondateur
69100 Villeurbanne
Tél. : [phone]
www.youfactory.co

REMERCIEMENTS

Le groupement composé de Tech2Market, du Centre technique des industries mécaniques (Cetim), du
Pôle européen de la plasturgie : Centre technique industriel de la plasturgie et des composites (CTI-PC),
du Centre de transfert de technologies céramiques (CTTC), du Centre technique des industries de la
fonderie (CTIF) et de YouFactory, tient à adresser tous ses remerciements aux interlocuteurs rencontrés
au cours de cette mission.
Nous tenons également à remercier spécifiquement les personnes ayant mis leur temps à disposition
pour nous faire partager leur vision et leur expérience ainsi que les experts rencontrés lors des ateliers
de travail dont l’aide précieuse a permis de mener à bien cette mission.

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TABLE DES MATIÈRES

SIGLES ..................................................................................................................................................11
GLOSSAIRE .........................................................................................................................................12
CADRAGE DE LA MISSION ...........................................................................................................15
Introduction ....................................................................................................................................15
Contexte et objectifs de l’étude .................................................................................................15
INTRODUCTION .................................................................................................................................19
Du prototypage rapide à la fabrication directe ......................................................................19
Organisation du marché de la fabrication additive ...............................................................21
Un marché mondial d’environ 19 milliards de dollars en 2020 ......................................22
Les machines de fabrication métal : une expertise européenne ....................................23
Les matériaux : un segment stratégique de 650 millions de dollars ..............................24
ANALYSE DE LA DEMANDE .........................................................................................................27
Introduction ....................................................................................................................................27
Applications de la fabrication additive dans l’industrie .......................................................29
Aéronautique, spatial et militaire .........................................................................................29
Automobile et transports ........................................................................................................33
Médical .........................................................................................................................................35
Bâtiment ......................................................................................................................................38
Énergie .........................................................................................................................................39
Emballage ....................................................................................................................................41
Fonderie – Moules – Outillage ................................................................................................42
Analyse de la demande dans les technologies professionnelles .........................................44
Une technologie en phase d’industrialisation ....................................................................44
Une réduction du coût du cycle de vie plutôt que du coût de production dans la
majeure partie des cas ...............................................................................................................45
Un cap à franchir : synthèse des principaux besoins .........................................................46
Quels modèles économiques pour la fabrication additive ? ...........................................58
Impacts de l’hybridation et des machines de nouvelles générations ............................59
La fabrication additive dans les services, le commerce et son adoption par le grand
public ................................................................................................................................................60
La personnalisation du retail grâce à la fabrication additive..........................................60
Des services en ligne à l’impression 3D en magasin ..........................................................61
Analyse de la demande dans les lieux d’innovation .........................................................63
Analyse de la demande dans les technologies grand public ...........................................69
ANALYSE DE L’OFFRE ....................................................................................................................73
Introduction ....................................................................................................................................73
Cartographie de l’offre française : des compétences à tous les niveaux de la chaîne de
valeur ................................................................................................................................................74
Les fabricants de machine .......................................................................................................76
La fabrication de matériaux ....................................................................................................79
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Le développement de solutions logicielles ..........................................................................84
L’écosystème de la recherche ..................................................................................................81
Une structuration déséquilibrée entre donneurs d’ordres et sous-traitants ...............83
UNE DYNAMIQUE INTERNATIONALE ........................................................................................87
Feuille de route de la normalisation internationale ..............................................................87
Analyse internationale des brevets ............................................................................................95
Analyse statistique des brevets en fabrication additive à travers le monde ...............95
Acteurs français et place de la France comme terrain de jeu en fabrication additive
.......................................................................................................................................................95
Principaux écosystèmes internationaux de la fabrication additive ................................. 100
La fabrication additive à travers le monde ....................................................................... 100
La fabrication additive en Europe ...................................................................................... 103
Positionnement paradoxal français dans l’écosystème international ........................ 105
FACTEURS DE DÉVELOPPEMENT DE LA FABRICATION ADDITIVE .............................. 106
Introduction ................................................................................................................................. 107
Analyse des freins et opportunités à l’adoption des technologies de la fabrication
additive ......................................................................................................................................... 107
Point méthodologique .......................................................................................................... 107
Principaux enjeux d’adoption de la fabrication additive .............................................. 108
Freins et leviers de développement de la fabrication additive .................................... 110
IMPACT DU DÉVELOPPEMENT DE LA FABRICATION ADDITIVE SUR LES
TERRITOIRES ET SUR LA CHAÎNE LOGISTIQUE .................................................................... 123
Introduction ................................................................................................................................. 123
L’évolution macroéconomique de l’organisation industrielle .......................................... 125
Cartographie des dynamiques d’écosystèmes économiques français ............................. 132
De nombreux pôles de compétences pour l’émergence de différentes zones de
spécialisation ........................................................................................................................... 132
Analyse des dynamiques régionales d’intérêt ................................................................. 133
Identification des dynamiques d’écosystèmes favorables au développement de la
fabrication additive .................................................................................................................... 141
L’émergence d’une économie territorialisée ................................................................... 141
Évolution des modèles économiques ................................................................................. 143
IMPACTS SUR LES RESSOURCES HUMAINES ET ÉVOLUTION DES COMPÉTENCES 151
De nombreuses évolutions à venir .......................................................................................... 151
Un besoin soutenu de formation à combler ......................................................................... 152
Une question d’éducation et de sensibilisation .............................................................. 152
La formation initiale en cours de structuration .............................................................. 153
La formation professionnelle dans l’attente d’un référentiel de qualification ....... 154
La fabrication additive : une compétence recherchée ....................................................... 155
Principales tendances sur le marché de l’emploi en France .......................................... 156
Un impact limité en termes d’emploi ................................................................................ 157

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SCÉNARIOS PROSPECTIFS DE LA FABRICATION ADDITIVE ........................................... 161
De l’identification de cas d’usage à la caractérisation de scénarios prospectifs .......... 161
Scénario 1 – Prototypage et expérimentation ................................................................. 163
Scénario 2 – Industrialisation de la personnalisation ..................................................... 165
Scénario 3 – Vers la production série directe et indirecte pour le gain de
performance ............................................................................................................................ 170
Scénario 4 – Évolution de la chaîne de valeur : flexibilité et production à la
demande ................................................................................................................................... 175
Impact des scénarios prospectifs sur les différents marchés d’intérêt ....................... 181
Conclusion : des scénarios mixtes, de l’intégration des compétences à une
réorganisation productive d’envergure ............................................................................ 182
RECOMMANDATIONS ET FICHES ACTIONS ......................................................................... 187
ANNEXES ......................................................................................................................................... 201
Annexe 1 : retour sur les travaux effectués .......................................................................... 201
Annexe 2 : technologies de fabrication additive et matériaux associés ........................ 205
Annexe 3 : une dynamique internationale ........................................................................... 221
Annexe 4 : outils d’analyse utilisés pour l’étude ................................................................. 229
Annexe 5 : analyse de pièces (versions complètes) ............................................................. 233
Analyse de la fabrication d’un boîtier de clé ................................................................... 233
Analyse de la fabrication d’un tableau de bord .............................................................. 235
Analyse de la fabrication de mobilier de jardin .............................................................. 237
Analyse de la fabrication d’implant crânien .................................................................... 239
Analyse de la fabrication de pièces en céramiques (art de la table ou sanitaire) ... 241
INDEX DES ILLUSTRATIONS ...................................................................................................... 243

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