Fabrication additive métallique en interne vs externalisée

La fabrication additive (FA) métallique offre toute une série d’avantages, de la conception de pièces complexes à la production abordable de faibles volumes. Pour bénéficier de ces avantages, les entreprises doivent soit (a) fabriquer des pièces avec leur propre imprimante 3D de métaux, soit (b) acheter des pièces à un fabricant ou un prestataire de services tiers. La décision entre ces deux options est souvent appelée “fabriquer ou acheter” (make or buy en anglais).

Le choix de la voie à suivre n’est pas toujours évident. D’un côté, le fait de posséder une imprimante 3D métal réduit les délais et offre un certain degré de flexibilité. D’autre part, les coûts d’investissement sont élevés et peuvent prendre plusieurs années avant d’être amortis. De nombreuses entreprises ont du mal à faire le calcul.

Cet article identifie certaines des principales considérations à prendre en compte lors du choix entre l’impression 3D métallique interne et externalisée, en examinant les avantages et les inconvénients de chaque stratégie.

Des structures incroyables peuvent être fabriquées grâce aux technologies de FA métallique. Cette pièce de démonstration a été imprimée en 3D avec la technologie DMLS d’EOS. Source : Aniwaa

Fabriquer ou acheter ? Principales considérations

Échelle et fréquence de la production

De combien de pièces avez-vous besoin, et à quelle fréquence ? Il s’agit peut-être de la considération la plus importante lorsque vous décidez de fabriquer ou d’acheter des pièces métalliques imprimées en 3D.

Le coût unitaire étant souvent plus élevé en cas d’externalisation (puisque le prestataire cherche à faire des bénéfices), les entreprises qui ont régulièrement besoin de nombreuses pièces ont intérêt à internaliser.

A contrario, les entreprises n’ayant besoin de pièces qu’occasionnellement ont moins de raisons de le faire. Elles peuvent justifier de payer un coût unitaire plus élevé car il leur faudrait beaucoup plus de temps pour amortir l’achat d’un système d’impression 3D métal.

Prototypes ou pièces d’utilisation finale

Autre considération importante, la fonction des pièces fabriquées : s’agit-il de prototypes ou de pièces d’utilisation finale ? Le prototypage en interne peut être préférable au prototypage externalisé, car les services de R&D peuvent avoir besoin de fabriquer et de tester rapidement différentes itérations d’une pièce. S’ils doivent attendre que chaque prototype soit expédié d’ailleurs, des goulots d’étranglement peuvent commencer à se former.

EOS et Materialise ont développé un prototype de pédale de frein de F1, optimisant sa rigidité tout en réduisant son poids. Source : Aniwaa

Coûts d’investissement

Les systèmes de fabrication additive métallique sont coûteux. Il faut prendre en compte le prix du matériel ainsi que les nombreux coûts initiaux et de fonctionnement. Dans de nombreux cas, le coût total de l’impression 3D métal est très élevé.

Les entreprises qui possèdent leurs propres systèmes de FA métallique peuvent récupérer les coûts d’investissement au fil du temps et peuvent réaliser des bénéfices plus élevés à long terme qu’en externalisant. Toutefois, l’externalisation présente un risque financier moindre : les entreprises n’ont pas besoin de s’endetter pour couvrir les investissements initiaux, et elles évitent les problèmes de panne et d’obsolescence du matériel.

Facilité d’intégration

Les investisseurs potentiels doivent tenir compte des implications pratiques et physiques de l’exploitation d’un système d’impression 3D métallique dans leurs locaux. Par exemple, l’impression 3D par fusion sur lit de poudre (PBF) nécessite que les poudres métalliques soient stockées dans un environnement contrôlé. En effet, certaines poudres comme le magnésium sont hautement inflammables. Il faut aussi penser à l’installation d’équipements de sécurité, de ventilation et de climatisation.

Contrairement aux imprimantes 3D de polymères (plastiques), seule une poignée d’imprimantes 3D métal – la Desktop Metal Studio 2, par exemple – peuvent être intégrées facilement et en toute sécurité dans un environnement de travail ordinaire comme un bureau.

Un échantillon d’une petite série de production du Shop System de Desktop Metal. Source : Aniwaa

Qualifications du personnel

L’impression 3D nécessite une certaine expertise. Sans cette expertise, il est logique de sous-traiter à un tiers compétent. Cela peut permettre de gagner du temps, d’améliorer les pièces finales et de réduire les déchets causés par des impressions ratées.

Les entreprises peuvent également former leur personnel à un niveau de compétence plus élevé en matière de FA ou recruter de nouveaux employés ayant déjà les compétences requises.

Avantages et inconvénients de la FA métallique en interne et en externe

Les avantages de la fabrication additive métallique en interne incluent des coûts de fabrication plus faibles et une flexibilité de production. La décision d’externaliser l’AM métallique offre un niveau de précarité financière plus faible et une expertise et qualité de production garantie.

FA métallique interne (fabriquer) : avantages et inconvénients

Avantages

  • Délais plus courts : impression 3D instantanée de pièces et de prototypes en métal.
  • Flexibilité : pas de quantité minimale de commande ; modifiez ou arrêtez la production sans pénalité.
  • Coût unitaire plus faible : une fois les investissements initiaux amortis, vous ne payez que les matériaux et les frais de fonctionnement.

Inconvénients

  • Coût d’investissement élevé : les systèmes de FA métallique peuvent coûter des centaines de milliers d’euros.
  • Expertise requise : le design spécifique à la fabrication additive (DfAM) et le simple fonctionnement de l’imprimante nécessitent des compétences professionnelles uniques.
  • Considérations relatives aux installations : la plupart des imprimantes 3D de métal requièrent un grand espace physique et des équipements supplémentaires.

FA métallique externalisée (acheter) : avantages et inconvénients

Avantages

  • Pas d’investissement initial : le risque financier est moindre si l’on effectue de petits paiements à un tiers.
  • Possibilité de combiner différentes technologies : commandez des pièces SLM un jour et des pièces par jet de matière le lendemain, sans frais supplémentaires.
  • Garantie d’expertise : pièces fabriquées par des professionnels de la FA qui peuvent être en mesure d’aider à la conception des pièces, au choix des matériaux, etc.

Inconvénients

  • Coût unitaire plus élevé : le tiers doit effectivement réaliser un bénéfice sur la commande.
  • Délais plus longs : les pièces peuvent mettre des jours ou des semaines à arriver ; peu pratique pour le prototypage rapide.
  • Confidentialité : les entreprises peuvent préférer conserver leur propriété intellectuelle en interne, malgré l’utilisation courante d’accords de confidentialité.

Décision finale : Fabriquer ou acheter ?

Même en tenant compte de toutes les considérations, il peut être difficile de déterminer la valeur réelle de l’impression 3D métal en interne par rapport à l’externalisation.

Imaginons qu’une entreprise fabrique des pièces en aluminium de dimensions typiques de 60 x 30 x 50 mm et qu’elle envisage d’acheter une imprimante 3D métal en interne pour 150 000 euros. L’externalisation de ses pièces à un bureau de services coûterait environ 200 euros par unité, de sorte que l’entreprise paierait une somme équivalente à la valeur de l’imprimante 3D toutes les 750 unités.

Si, pour simplifier, nous ne tenons pas compte des autres coûts, une entreprise pourrait donc considérer que l’investissement dans l’imprimante 3D est justifié dès qu’elle a imprimé 750 unités sur celle-ci – bien qu’en réalité, l’investissement prendra plus de temps à être rentabilisé en raison des coûts permanents des matériaux, des dépenses d’énergie et d’autres dépenses.

Une entreprise pour laquelle l’avantage de l’impression 3D en interne est marginal pourrait envisager une technologie AM métallique à faible coût telle que l’extrusion métallique (mais seulement si cette technologie est capable de produire les pièces dont elle a besoin selon une norme acceptable). L’entreprise peut également envisager d’investir dans un système abordable pour le prototypage tout en externalisant ses pièces finales.

En fin de compte, chaque entreprise doit évaluer ses propres besoins et capacités financières afin de choisir entre fabriquer ou acheter.