Melba Kurman, auteur et Hod Lipson, Professeur agrégé de l'Université Cornell en génie mécanique et aérospatial, sont co-auteurs de "Fabriqué: le nouveau monde de l'impression 3D"(John Wiley & Sons, 2013) et des voix de premier plan dans le domaine de l'impression 3D. Ils ont contribué cet article à LiveScience Voix d'experts: Op-Ed & Insightsdans le cadre de leur nouvelle série LiveScience mettant en évidence les problèmes et les développements de la technologie d'impression 3D.
Par rapport aux États-Unis et à l'Europe, la Chine a connu un démarrage lent en tant que centrale d'impression 3D. Mais cela va changer rapidement.
Lors d'une récente tournée de livres en Chine, nous avons pu constater de première main comment l'impression 3D (prononcée comme "san D da eeng" en chinois) enflamme l'imagination des gens. Récemment, des astronautes chinois se sont assis sur des sièges imprimés en 3D lors de leur vol spatial historique. Chaque siège imprimé a été spécialement conçu pour la taille et la forme uniques de cet astronaute particulier. Sur le plan industriel, la Chine abrite désormais sept fabricants d'imprimantes 3D, dont un modèle grand public appelé UP !. Et, basé aux États-Unis Stratasys (la plus grande entreprise d'imprimantes 3D au monde) emploie environ 150 employés dans son bureau de Hong Kong et prévoit d'ouvrir un bureau à Pékin.
Tout le monde en Chine n'a pas exploité le potentiel des technologies d'impression 3D. Terry Gou, le président de renom de Foxconn, est un sceptique franc de l'idée que l'impression 3D déclenchera une nouvelle révolution industrielle. Gou a créé un buzz médiatique récemment quand il a déclaré aux journalistes que "l'impression 3D est un gadget. Si c'est vraiment bon, alors j'écrirai mon nom de famille" Gou "à l'envers." Dans la culture chinoise, proposer de réorganiser l'orthographe de votre nom de famille est une déclaration audacieuse.
Gou fait valoir un argument valable. L'industrie chinoise de l'impression 3D ne remplacera pas les usines et la production de masse. En fait, si quelqu'un doute que la fabrication en série est là pour rester, il suffit de regarder un robot industriel en action.
À Pékin, nous avons déambulé dans un salon de la fabrication juste à côté d'une conférence sur l'impression 3D. Gou aurait apprécié les démos de machines de fabrication de masse ultramodernes, robotisées et à grande vitesse. À quelques mètres d'une réunion d'experts parlant de la prochaine révolution industrielle et de l'impression 3D, sur le salon, nous avons vu des robots industriels choisir, placer et assembler des pièces si rapidement qu'en comparaison, un travailleur humain semblerait lent - sans oublier une imprimante 3D encore plus lente. (Voir clips vidéo.)
À court terme, l'impression 3D ne fera pas de brèche dans l'empire chinois de la production de masse. En Chine, comme aux États-Unis, les produits de base fabriqués en série - où les vôtres sont les mêmes que ceux de tout le monde et qui sont ok - seront toujours fabriqués à l'aide de machines d'usine traditionnelles. Au lieu de cela, la technologie d'impression 3D servira de catalyseur pour faciliter l'évolution de la Chine vers la fourniture d'une fabrication de haute technologie et de services connexes.
Les produits imprimés en 3D continueront de pénétrer dans les secteurs médical, dentaire et aérospatial où les clients sont prêts à payer un supplément pour des produits personnalisés. Dans les industries qui ne sont pas construites sur des «marchés uniques», l'impression 3D aidera les concepteurs de produits à accélérer le processus de conception. En fait, l'industrie de l'électronique grand public a été et continuera d'être l'un des plus grands utilisateurs de l'impression 3D pour tester et affiner les concepts de conception de produits. Et ce n'est pas un gadget, M. Gou.
Vers une fabrication de haute technologie
Pour comprendre l'enthousiasme suscité par l'impression 3D en Chine, il est utile d'examiner le 12e (et actuel) plan quinquennal du pays. L'économie chinoise est dirigée de manière centrale par le gouvernement, qui fixe des objectifs généraux pour la nation tous les cinq ans. Au cours des cinq prochaines années, la Chine a l'intention de passer de «l'usine du monde» à une économie fondée sur la connaissance basée sur des produits et des processus innovants.
Voici quelques-uns des principaux objectifs du plan quinquennal liés à l'impression 3D:
- Maintenir une base de fabrication de masse solide, mais remonter la chaîne de valeur vers des produits à forte marge de main-d'œuvre spécialisée dans les biotechnologies, les nouveaux matériaux, l'informatique et la fabrication spécialisée haut de gamme
- Accroître la base de recherche et développement (R&D) et investir dans les universités;
- Développer les industries de la biotechnologie et des dispositifs médicaux et développer la fabrication d'équipements haut de gamme, notamment pour les équipements aérospatiaux et de télécommunications; et
- Réduire les disparités croissantes de revenus entre les bas salaires et les travailleurs non qualifiés et les classes moyennes et supérieures en croissance en Chine.
Les avantages d'une grande population domestique
En regardant vers l'avenir, la population massive de la Chine accélérera l'adoption de la fabrication imprimée en 3D. L'énorme marché intérieur des consommateurs chinois devient de plus en plus sophistiqué dans ses goûts. Cette clientèle de plus en plus aisée exigera des produits nouveaux et personnalisés qui nécessitent des capacités d'ingénierie et de fabrication avancées.
Le gouvernement chinois investit dans l'enseignement supérieur en prévision d'une transition vers une économie manufacturière plus qualifiée. La Chine sera bientôt confrontée aux mêmes défis de main-d'œuvre auxquels les États-Unis sont déjà confrontés. En éduquant davantage de sa population, le gouvernement chinois espère atténuer le double impact potentiellement dévastateur de l'automatisation des usines et des pertes d'emplois sur des marchés du travail encore moins chers. Le résultat est que la main-d'œuvre qualifiée de la Chine augmente rapidement. Le nombre d'étudiants entrant et sortant des universités chinoises est monté en flèche - de 1,6 million de nouveaux étudiants en 1999 à 7,5 millions en 2012 - selon le Bureau national chinois des statistiques.
Les équipes de projets de recherche universitaires des universités chinoises disposent également de ressources suffisantes. Un seul projet de recherche dans un département d'ingénierie de l'une des meilleures universités chinoises pourrait avoir 50 étudiants diplômés travaillant sur différentes nuances du même problème. La Chine compte des millions de nouveaux diplômés universitaires, une grande population de consommateurs et une recherche universitaire bien financée. Le résultat sera une énorme quantité de puissance intellectuelle qui enrichira rapidement la base de connaissances scientifiques et industrielles du pays.
Pourtant, la Chine est également confrontée à des défis uniques. Les fabricants chinois de R&D et d'imprimantes 3D sont encore à la traîne des entreprises occidentales dans le développement de nouveaux matériaux pour l'impression 3D.
Un autre défi sera la communication ouverte. Internet est un élément clé de l'innovation rapide qui caractérise la fabrication numérique. Pourtant, le gouvernement chinois censure toujours Internet avec un système de filtrage parfois appelé le grand pare-feu.
Alors que l'ingéniosité des internautes chinois continue de croître, ainsi que leur détermination à parler ouvertement, le gouvernement chinois a réagi en intensifiant ses efforts pour réprimer la dissidence sur le Web. Les censeurs gouvernementaux étouffent la diffusion rapide de nouvelles idées issues du buzz collectif de Twitter, YouTube, Facebook, Google News et les recherches sur le Web.
Un autre défi qui n'est peut-être pas unique à la Chine est le fait que les chaînes d'approvisionnement de fabrication en série ne seront pas adaptées à la fabrication imprimée en 3D. Les fabricants de masse utilisent un contrôle centralisé, ou ce que certains décrivent comme des «chaînes d'approvisionnement monolithiques», pour produire des produits de base. Une telle approche centralisée ne fonctionnera pas bien, car les pièces imprimées en 3D hautement spécialisées commencent à jouer un rôle croissant dans les produits fabriqués en série.
À l'avenir, à mesure que les entreprises de fabrication commenceront à introduire de petits lots de pièces imprimées en 3D sur mesure dans leurs chaînes d'approvisionnement traditionnelles, une gestion des stocks précise et réactive deviendra critique. Une stratégie opérationnelle adaptée à la fabrication de millions de grille-pain simples et identiques ne sera pas en mesure de suivre les composants imprimés en 3D pour les produits finaux complexes
Enfin, pour intégrer en profondeur la technologie d'impression 3D dans ses processus de conception et de fabrication, la Chine devra repenser énergiquement ses lois sur la propriété intellectuelle. Le changement peut cependant être en cours. En prévision de l'évolution de la Chine d'une économie principalement basée sur les usines à une économie basée sur des travaux de fabrication et de connaissances haut de gamme, le gouvernement chinois commence à resserrer ses lois sur la propriété intellectuelle. La société mondiale de conseil en gestion McKinsey & Co. rapporte qu'en 2012, "le ministère chinois chargé de poursuivre les violations de la propriété intellectuelle a récemment annoncé qu'il avait traité 2347 cas en 2012, en hausse de près de 40% par rapport à 2011, et au cours de ces deux années, il a résolu 2 $ milliards de violations. "
L'agenda national de la Chine a les yeux fixés sur la construction d'une économie basée sur la connaissance où les technologies d'impression 3D joueront un rôle vital. La culture chinoise valorise l'autodiscipline, le travail acharné et le respect de l'autorité, des croyances qui ont permis à la Chine de se transformer rapidement en la plus grande économie du monde. Il sera intéressant de voir l'usine chinoise pour le monde mettre les technologies d'impression 3D au travail.
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