Avec 3

Sep 27, 2023

DEVENS - À environ 40 miles au nord-ouest de Boston, dans un bâtiment argenté brillant sur une longue route dégagée, se trouve une usine.

Une usine des plus insolites.

Il n'y a pas de chaîne de montage bruyante. Pas de chaîne de montage du tout.

Juste une rangée de hautes machines blanches qui bourdonnent comme des serveurs dans un centre de données.

À l'intérieur de chacun, un portique se déplace rapidement d'un côté à l'autre, entraînant la puissance de 150 faisceaux laser sur un lit de poudre métallique en dessous. La poudre fond et se solidifie en couches, aucune plus épaisse qu'un cheveu humain. Et avec le temps, une assiette de pièces incroyablement complexes prend forme.

Il pourrait s'agir de composants de moteurs de missiles. Il peut s'agir de pièces d'implant de genou en titane. Ces machines peuvent passer de la guerre à la médecine du jour au lendemain.

C'est facile, vraiment.

"Nous avons juste besoin de changer les instructions", déclare John Hart, debout sur le sol de l'usine un après-midi récent. "Nous avons juste besoin de changer le code."

Hart est professeur de génie mécanique au MIT et cofondateur de la startup la plus intéressante d'Amérique.

Cela s'appelle VulcanForms. Il est évalué à plus d'un milliard de dollars.

Et il est à la pointe d'une poussée visant à transformer l'impression 3D d'une technologie de niche - mieux connue pour le prototypage de nouveaux produits et l'expérimentation de classe artistique - en une force industrielle.

Cela ne remplacera pas la fabrication bon marché et quotidienne qui a dérivé à l'étranger il y a longtemps.

Mais cela pourrait aider à inaugurer quelque chose de nouveau – un industrialisme de haute technologie visant directement les problèmes les plus urgents du pays.

Inquiet de la dépendance américaine vis-à-vis d'une Chine de plus en plus hostile ? La construction de composants haut de gamme ici pourrait aider l'Amérique à se libérer. Inégalité? Un retour d'emplois manufacturiers bien rémunérés l'atténuerait. Et l'impression 3D de nouvelle génération pourrait également jouer un rôle important dans le ralentissement du changement climatique.

VulcanForms et ses concurrents offrent déjà un aperçu de ce qui est possible ; ils peuvent fabriquer des pièces métalliques avec la moitié de l'énergie et un dixième des matériaux d'une usine typique.

Mais Hart dit que ce n'est que le début.

Il imagine une époque, dans 20 ou 30 ans, où des entreprises comme VulcanForms se connecteront à l'énergie de fusion ou à une autre source entièrement verte, puiseront dans une intelligence artificielle bien plus puissante que ce qui est disponible aujourd'hui, et produiront des innovations de pointe qui ne peuvent même pas être conçues aujourd'hui.

"C'est super, super excitant", dit-il.

Et un petit tour de tête aussi.

Il n'y a pas si longtemps, après tout, l'impression 3D ressemblait à un flop.

En 1945, un écrivain de science-fiction pulpeux nommé Murray Leinster a publié une nouvelle intitulée "Things Pass By".

C'était rempli de "cosmoquakes" et d'héroïsmes qui ont sauvé le monde.

Mais il a également imaginé un curieux dispositif que Leinster a appelé un "constructeur".

Contrairement à une machine standard qui produisait « une pièce particulière », le constructeur pouvait lire les conceptions d'à peu près n'importe quoi et les transformer en « dessins en l'air ».

"Le processus était exactement celui d'un insecte faisant tourner un cocon, sauf que le résultat n'était pas une masse de fils gommés ensemble, mais une paroi solide de plastique dur comme du verre, solide comme de l'acier, mais beaucoup plus léger", a écrit Leinster.

Il faudrait des années pour que la réalité rattrape la science-fiction. Mais finalement ça l'a fait.

Les inventeurs ont déposé des brevets pour les prédécesseurs des imprimantes 3D d'aujourd'hui au début des années 1970. Il y a eu des améliorations techniques dans les années 1980. À la fin des années 1990, des chercheurs de l'Université Wake Forest ont imprimé les éléments constitutifs d'une vessie humaine. Et à l'automne 2009, la technologie semblait prête pour son moment d'évasion.

C'est alors que Bre Pettis, un entrepreneur charismatique avec des lunettes noires épaisses et une tignasse en désordre, est monté sur scène lors d'un événement appelé Ignite NYC et a déclaré le début d'une deuxième révolution industrielle.

"Nous avons une machine qui fabrique des objets en 3D", a-t-il dit à la foule, "et c'est vraiment génial."

Son entreprise, MakerBot, proposait une machine de bureau qui apporterait la puissance de l'usine aux masses. "Vous devenez le magnat en fabriquant vous-même les choses", a-t-il déclaré. Et la presse l'a dévoré.

MakerBot a été présenté dans Rolling Stone et le New York Times. Et Wired a publié une photo de couverture de Pettis tenant l'une de ses imprimantes vitreuses à côté du titre "Cette machine va changer le monde".

Cette prédiction, cependant, s'est avérée exagérée.

Pettis avait du mal à faire baisser le coût des machines. Et le marché de l'impression à domicile n'était pas aussi robuste qu'il l'avait espéré. En 2013, il vend MakerBot et la presse passe à autre chose.

L'imprimante 3D, semblait-il, était destinée à rester dans les mémoires comme une nouveauté.

Mais alors même que la technologie disparaissait des gros titres, elle gagnait du terrain du côté industriel.

Ici, il était connu sous le nom de "fabrication additive", une référence au fait que les imprimantes 3D construisent des produits à partir de zéro plutôt que de les couper, de les fraiser ou de les "soustraire" de plus gros morceaux de matériau.

Le processus permet des géométries complexes que les usines typiques ne peuvent pas produire, et plusieurs grandes entreprises ont été intriguées.

Stryker, une entreprise de technologie médicale basée à Kalamazoo, Michigan, imprime des implants vertébraux. Et GE Aerospace utilise les machines pour construire des injecteurs de carburant pour ses moteurs à réaction ; plutôt que de souder ensemble 20 pièces distinctes, comme il le faisait autrefois, le fabricant imprime une seule pièce entière qui est nettement plus légère que son prédécesseur.

Ici, dans le Grand Boston, qui est peut-être devenu le pôle d'impression 3D le plus important au monde, plusieurs entreprises se sont concentrées sur la construction des machines elles-mêmes.

Ils incluent Desktop Metal (qui fusionne avec la société américano-israélienne Stratasys), MarkForged et Formlabs, une entreprise de 2 milliards de dollars située en bordure d'un centre commercial de Somerville qui fabrique des machines pour les laboratoires dentaires et les industries du jeu et du divertissement. Il y a quelques années, les imprimantes Formlabs ont été utilisées pour concevoir le monstre dans l'émission à succès Netflix "Stranger Things".

Additionnez tout cela et le marché mondial de la fabrication additive valait quelque 18 milliards de dollars l'an dernier, selon le cabinet de conseil Wohlers Associates.

Cela, pour être clair, n'est qu'une partie du marché mondial de la fabrication. Et le coût relativement élevé de la fabrication additive mettra certaines limites à la croissance ; les matériaux et l'équipement ont tendance à coûter plus cher que dans une usine traditionnelle.

Mais les dirigeants de l'industrie et les investisseurs disent qu'il y a des raisons d'être optimistes.

Aux États-Unis, les appels croissants à un découplage de la Chine ont accru l'intérêt pour la fabrication nationale. Et le renforcement de la production ici protégerait contre le type de chocs de la chaîne d'approvisionnement qui ont accompagné la pandémie et la guerre en Ukraine.

Washington, pour sa part, parie gros sur une transformation industrielle.

Le Congrès a investi plus d'un billion de dollars dans les infrastructures, les micropuces et l'énergie verte.

Au printemps dernier, le président Biden s'est rendu à Cincinnati pour marquer le lancement d'Additive Manufacturing Forward, un contrat négocié par la Maison Blanche entre cinq grandes entreprises – GE Aviation (maintenant GE Aerospace), Lockheed Martin, Honeywell, Siemens Energy et Raytheon Technologies – visant à encourager les petits fournisseurs américains des entreprises à accélérer la fabrication additive.

Boeing et Northrop Grumman ont rejoint l'accord plus tard.

Elisabeth Reynolds, ancienne assistante spéciale du président pour la fabrication et le développement économique, affirme que l'additif sera l'une des "technologies fondamentales" de la fabrication du XXIe siècle, aux côtés de la robotique et de l'intelligence artificielle.

Et elle met son argent où sa bouche est.

Elle est maintenant associée chez Sauf, un fonds d'investissement qui prévoit d'investir entre 75 et 100 millions de dollars par an dans des entreprises à la frontière de la transformation de l'industrie.

La technologie, dit-elle, est prête à livrer.

"Même il y a cinq ans, nous n'étions pas tout à fait à ce point de basculement", déclare Reynolds. "Et en ce moment, nous le sommes."

Hart venait de commencer comme professeur au MIT lorsqu'il a décidé de donner un cours sur la fabrication additive.

"Honnêtement", dit-il, c'était une chance "d'apprendre la technologie".

L'un de ses étudiants diplômés était un émigrant allemand du nom de Martin Feldmann qui a été séduit par l'esprit novateur de l'Amérique.

Ils ont commencé à discuter de ce qu'il faudrait pour que la technologie décolle, et à l'été 2015, ils avaient décidé de fonder une entreprise et de rédiger une demande de brevet pour un nouveau type d'imprimante 3D.

Feldmann a quitté le MIT pour construire un prototype. Et quand il a fait suffisamment de progrès, ils sont partis à la recherche de capitaux.

Greg Reichow, associé chez Eclipse, une société de capital-risque de la Silicon Valley, était intrigué.

À l'époque, dit Reichow, la plupart des VC de Valley étaient obsédés par la recherche de la prochaine percée sur les réseaux sociaux. Mais Eclipse a vu une opportunité dans les trois quarts environ de l'économie mondiale qui n'avaient pas été entièrement transformés par l'innovation - des secteurs comme les soins de santé, la logistique et la fabrication.

La fabrication additive semblait être une voie prometteuse pour moderniser l'usine. Et la technologie, si impressionnante à certains égards, était mûre pour être améliorée.

Certaines des imprimantes 3D industrielles sur le marché étaient relativement bon marché et raisonnablement rapides, mais produisaient des pièces de mauvaise qualité, explique Reichow. D'autres construisaient des pièces de haute qualité mais se déplaçaient lentement et coûtaient cher à exploiter. "Ce qui a attiré notre attention à propos de Vulcan", dit-il, "c'est qu'ils avaient mis au point une nouvelle technique... qui vous a vraiment permis d'obtenir les trois : une plus grande vitesse, un coût inférieur et une meilleure qualité.

Eclipse a fourni 2 millions de dollars en financement de démarrage. Et plus tard, il a investi 216 millions de dollars supplémentaires, ce qui en fait le plus gros investisseur de la startup, qui a levé 355 millions de dollars à ce jour.

La principale innovation de VulcanForms consistait à construire des machines beaucoup plus puissantes que l'imprimante 3D typique - les 150 lasers du modèle actuel éclipsent le ou les deux que l'on trouve dans de nombreuses machines industrielles.

La société a utilisé cette puissance laser pour construire des pièces d'implant de genou et de hanche avec des structures en treillis complexes sur lesquelles l'os peut plus facilement se greffer, des dispositifs de refroidissement d'ordinateur complexes et de petits moteurs de missiles.

Jusqu'à il y a quelques mois, il y avait des ouvriers postés à chaque machine, surveillant la vidéo de ces pièces au fur et à mesure qu'elles prenaient forme. Mais maintenant, toutes les données sont acheminées vers une salle de contrôle centralisée, ce qui permettra une surveillance plus efficace à mesure que VulcanForms ajoute des machines à l'usine.

D'ici la fin de l'année, si tout se passe comme prévu, la société exploitera l'usine de fabrication additive métallique la plus productive au monde.

VulcanForms complète déjà sa fabrication additive avec un usinage et un assemblage de précision dans une usine de Newburyport. Et finalement, disent les cofondateurs, ils pourraient imaginer une expansion de ce modèle additif-plus dans le Grand Boston et au-delà.

Les données et la poudre métallique voyagent bien.

Selon Hart et Feldmann, ce qu'ils proposent est transformateur : une approche logicielle du matériel le plus complexe.

Lorsque "changer une ligne de code vous permet de faire quelque chose de nouveau", dit Feldmann, tout s'accélère. Les clients peuvent itérer rapidement et modifier leurs produits juste avant de les commercialiser, comme le font les entreprises technologiques.

Et parce que VulcanForms est aux États-Unis et non à l'autre bout du monde, ces clients peuvent visiter régulièrement l'usine et apprendre de ce qu'ils voient.

C'est un retour, en quelque sorte, à la façon dont l'Amérique a construit des choses avant la fermeture de tant de ses usines. La conception et la production étaient étroitement liées, se nourrissant mutuellement et stimulant l'innovation.

VulcanForms est une nouvelle technologie pour une ancienne approche. Et il parie que cette combinaison sera très payante.

"L'objectif n'est pas de construire une entreprise de 2 milliards de dollars", a déclaré Feldmann, assis à une table de conférence juste à côté de l'usine un après-midi récent. "Nous voulons construire une entreprise de 100 milliards de dollars."

David Scharfenberg peut être contacté à [email protected]. Suivez-le sur Twitter @dscharfGlobe.