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La transformation numérique de l’impression industrielle

Auteur: Ron GilboaRon Gilboa, directeur du département Production & Industrial Printing Advisory Service d’InfoTrends, est impliqué dans l’imagerie et l’impression numériques depuis 1980. Les compétences et l’expérience de Ron concernent toute une palette de segments de communication graphique au sein du secteur de l’impression, notamment l’impression com-merciale, l’édition et le transactionnel, la signalétique et l’affichage graphique, mais aussi les segments industriels que sont l’emballage ou encore l’impression décorative et fonctionnelle. Sur ces segments, les applications sont nombreuses, et le numérique connaît une croissance rapide. Ron est passé maître dans l’art de traduire ces tendances en stratégies de marché concrètes et en stratégies de commercialisation en s’appuyant sur les recherches et pré-visions industrielles essentielles. Il apporte aussi fréquemment sa contribution au contenu éditorial et aux événements industriels associés à ces segments émergents de l’impression.

Fort d’un savoir-faire technologique en processus de production, imagerie numérique et impression, Ron s’attache en particulier à la gamme de l’impression jet d’encre et des autres technologies associées. InfoTrends conseille les entreprises du secteur de l’impression numérique et de l’imagerie, à savoir des fournisseurs technologiques clé, des fournisseurs de matériaux et supports et des fournisseurs de flux de production intégrés, sur les meilleurs moyens de mener à bien leur stratégie du numérique.

Depuis la nuit des temps, les hommes du monde entier cherchent à embellir leur environnement et à enrichir leur vie de décorati-ons. Ils ont utilisé des glyphes décoratifs, des peintures ou encore des mots écrits en monochrome ou en couleur pour représenter leurs styles de vie, mais aussi pour utiliser à des fins fonction-nelles (un feu vert par exemple pour signifier « passez ! »). Les innovateurs du monde entier imaginent des solutions permettant de déposer leurs matériaux décoratifs ou fonctionnels sur chaque objet et surface du quotidien. Certaines de ces conceptions visent à véhiculer des informations, quand d’autres créent un effet visuel saisissant ou une meilleure fonctionnalité. Nous avons tout d’abord assisté à l’impression à la planche sur papier et textile, puis est venue en 1440 la presse d’impression à caractères amovibles de Gutenberg, invention qui a réellement changé la donne.

Depuis que Gutenberg a révolutionné l’impression, il y a main-tenant 575 ans, ce processus de fabrication a évolué et prend désormais la forme d’un dépôt précis de colorants ou de matériaux dans le cadre d’applications en art graphique et d’applications industrielles. La technologie des arts graphiques s’est transfor-mée pour produire de la matière imprimée utilisée pour partager des informations, faire de la promotion, éduquer, ou réaliser toute une panoplie de documents à usage général. L’impression indus-trielle est devenue une technologie servant à enrichir les éléments décoratifs de surfaces utilisées au quotidien : marchandises à emballage captivant, surfaces décoratives, ou encore matériaux fonctionnels complexes dédiés à l’industrie de l’électronique.Historiquement, les applications de l’impression industrielle sont produites en utilisant différentes technologies d’impression analo-gique, comme l’offset, l’héliogravure, l’impression flexographique

ou la sérigraphie. La gamme des applications est impressionnante, puisqu’elle compte les textiles, les céramiques, les revêtements de sol, les stratifiés, le verre, le bois, les commutateurs tactiles, l’électronique imprimée, l’emballage, et même certains matériaux biomédicaux.

L’impact de la personnalisation de masse Dans ces évolutions, la nécessité de produire en masse des articles imprimés tels que des livres ou des biens de consom- mations emballés, qui sont commercialisés en masse par les grandes marques de l’industrie, joue un rôle moteur. Des articles tels que tissus de mode, stratifiés décoratifs, carreaux céramiques et emballage de produit sont mis à disposition des consommateurs en recourant à des processus et des technologies de production en série. Si cette production de masse réduit le prix à l’unité, elle exige aussi un investissement important dans la capacité de pro-duction, et une chaîne d’approvisionnement appropriée pour gérer les entrées et sorties de matériaux et de biens.

Selon nos estimations, la production en série de produits déco-ratifs représente à l’échelle du globe moins d’un demi-milliard de dollars en biens manufacturés dans le verre plan, les carreaux céramiques, les revêtements de sol/stratifiés, le textile et les revê-tements muraux.

Notre désir cependant de personnaliser davantage notre décor en l’associant à d’incessantes innovations en matière de science des matériaux et de technologie de dépôt numérique de matériau

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sous-tend la transition d’une production de masse vers une personnalisation de masse. Cette transition offre aux clients comme aux acheteurs institutionnels des moyens pour person-naliser leur environnement par une imagerie de marque ou des surfaces décoratives qui reflètent leurs goûts et leur sensibilité visuelles. Aujourd’hui, la production numérique imprimée est de plus en plus utilisée pour permettre une personnalisation de masse tout en fournissant toute une palette d’autres avantages, notamment une efficacité opérationnelle en production et un impact positif sur l’environnement.

L’impression industrielle à l’ère du numériqueL’impression numérique a vu le jour il y a une génération, avec une gamme de technologies avec un nouveau processus de pro-duction intégrée et la possibilité de personnaliser les produits. Quoique prometteuses, les premières innovations étaient souvent chères et n’offraient pas aux utilisateurs finaux une qualité acceptable. L’une des principales technologies était alors l’impres-sion jet d’encre. Pendant de nombreuses années, les technologies de l’impression jet d’encre, notamment les gouttes à la demande et le jet d’encre continu, ont dû batailler dur pour être acceptées en raison de leur coût élevé, des problèmes de fiabilité et de la gamme limitée des matériaux proposés (à savoir des encres). Ces facteurs restreignaient en effet l’étendue des applications qu’il était possible de produire.

Les deux dernières décennies ont vu déferler des évolutions tech-nologiques concernant les matériaux et les têtes d’impression, pour donner une moisson de produits qui ont réellement trans-formé la dynamique industrielle et permis la personnalisation de masse des produits d’art graphique en utilisant la technologie du jet d’encre. Ces changements touchent désormais aussi rapide-ment la production industrielle. À la base, ces solutions jet d’encre permettent aux fabricants de créer des produits de qualité en exploitant les avantages opérationnels de l’impression numérique.

Pourtant, aussi importante l’efficacité opérationnelle soit-elle, elle n’est qu’un des ingrédients générant une croissance du marché. La possibilité de fabriquer de façon rentable des produits en petit tirage démocratise le processus créatif. Sur un marché où l’impression exige moins de calages et où les stocks sont considérablement réduits, les marques et les designers ont toute liberté pour explorer de nouveaux produits, matériaux et techno-logies de production n’exigeant pas un investissement aussi élevé que celui indispensable aux produits fabriqués en série. Soutenus par l’Internet, ces produits génèrent une demande couvrant une kyrielle d’applications auxquelles les consommateurs et les entreprises n’avaient jusqu’alors pas accès. Alliées aux atouts opérationnels, ces opportunités conduites par le marché peuvent être synonyme de croissance rentable pour les petites et les grandes entreprises.

Le paysage industrielLa technologie d’impression couvre une large gamme d’industries, notamment la communication graphique, l’emballage, l’impres-sion décorative et l’impression fonctionnelle. Le point commun à tous ces segments industriels est le besoin de déposer précisé-ment une gamme de matériaux tels que les liants pour encre et

matériaux fonctionnels. Ceux-ci doivent en outre être déposés sur une large gamme de surfaces, allant des feuilles de papier aux objets imprimés en 3D. Les technologies en série migrent alors vers des marchés adjacents. Ainsi, une technologie initialement adoptée par un segment va tracer sa route vers un autre, en étant entre temps modifiée pour répondre aux besoins spécifiques d’un segment. Si la révolution du numérique a pris plusieurs voies, la principale à ce jour concerne le marché des communications graphiques. L’impression numérique à la demande est désormais bien implantée, avec plus d’un milliard d’impressions A4 produites chaque année. L’utilisation de la technologie numérique opère désormais une migration et croît dans les segments industriels tels que l’emballage ou l’impression décorative et fonctionnelle.

Pour mieux comprendre les tendances clés qui touchent ces industries, nous avons compilé une brève description et quelques exemples qui illustrent la palette de solutions dont disposent actuellement ces segments industriels.

L’emballageL’emballage est une énorme industrie, qui, d’après les évalu-ations 2014 d’InfoTrends, enregistre dans le monde plus de 400 milliards de dollars (368 milliards d’euros) de revenus. Les applications vont des simples boîtes en carton ondulé aux éti-quettes primées dédiées aux produits haut de gamme. Ces dernières années, la technologie du numérique multichrome a imposé une base critique de solutions électrophotographiques et jet d’encre. Celles-ci représentaient environ un milliard de mètres carrés en 2014, et on estime qu’elles atteindront les deux milliards de mètres carrés d’ici 2019, soit un taux de croissance annuel cumulé de 23 %. Ce marché, grâce à une nouvelle génération de presses jet d’encre, touche maintenant le carton pliant, l’emballage souple, l’impression directe sur forme (DTS) et l’impression sur carton ondulé. Ces systèmes ont dépassé le stade des essais et sont désormais un composant des lignes de production entièrement intégrées. Les solutions visant à produire des revêtements ondulés ou à imprimer feuille à feuille des boîtes/présentoirs ondulés sont désormais proposées par les grands prestataires de l’industrie avec des vitesses d’impression qui dépassent les 200 mètres/minute.

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L’impression directe sur forme est un autre exemple de nouvelle catégorie dans laquelle les arts graphiques, les prestataires tech-nologiques et les prestataires spécifiques de l’industrie s’unissent pour répondre comme jamais encore à la demande d’impression personnalisée. On peut citer en exemple une grande marque qui propose désormais des bouteilles de bière imprimées par voie numérique entièrement personnalisées et associées à une campagne de réalité augmentée. Ce concept n’est pas entière-ment nouveau, mais il est maintenant réalisé à l’échelle industrielle par les grands fabricants.

L’impression décorativeL’impression décorative est un vaste segment de marché, qui compte nombre d’applications exploitant toutes les capacités de l’impression numérique. Le volume de l’impression numérique sur ce segment est important, avec quelque 9 milliards de mètres carrés, et il connaît une croissance rapide. Si les applications sur ce segment sont multiples, cet article se concentrera sur les céramiques, les textiles, les stratifiés et le bois, ainsi sur que les revêtements muraux et le verre, qui sont à la pointe de la transition numérique.

Les céramiques

Le marché des carreaux céramiques est vaste, correspondant à plus de 12 milliards de mètres carrés de carreaux fabriqués dans le monde en 2014, selon le rapport InfoTile. Ce segment industriel utilisait traditionnellement des presses rotatives pour déposer des encres céramiques décoratives sur les carreaux avant le processus de cuisson, ce qui donnait un produit rentable rivalisant avec le caractère immuable de la pierre naturelle. Cependant, l’utilisation de cylindres d’impression rotatifs a ses inconvénients : la répé-tition des motifs est limitée et exige de nombreux changements coûteux. Attendu que l’impression numérique a considérable-ment accéléré le délai de lancement des produits, permis des modifications de conception et réduit les temps de calage, elle accapare aujourd’hui la majeure partie du marché de la fabrica-tion des carreaux en Europe et gagne rapidement des parts en Chine. Sans compter que la technologie du numérique autorise une impression dimensionnelle dans les cuissons ultérieures, permettant d’ajouter de la texture en plus de la couche décorative.

Les textiles

L’impression textile est une vaste industrie qui trouve ses origines dans des régions telles que l’Italie, la Turquie, l’Inde, le Japon, la Corée et la Chine. Selon InfoTrends, « Digital Textile Forecast », les tissus imprimés représentent en 2014 plus de 35 milliards de mètres carrés produits par impression au cadre ou sur des presses rotatives. L’utilisation d’imprimantes numériques croît cependant rapidement. Cette industrie unique n’a cessé de créer des designs impressionnants depuis l’époque où des blocs de sculpture sur bois étaient d’abord utilisés pour estamper les tissus. Depuis, de grandes avancées ont été réalisées et la technologie dominante pour produire des volumes importants de tissu est désormais l’im-pression au cadre rotatif. Maintenant que des encres spéciales peuvent être utilisées avec une large gamme de fibres naturelles et artificielles, il est également possible de créer des produits finis rentables aux couleurs éclatantes et aux designs audacieux.

L’évolution du marché s’appuie essentiellement sur la nécessité d’améliorer sans cesse l’efficacité opérationnelle et sur le désir de proposer aux clients des designs de pointe. Depuis le début des années 1990, les vendeurs de technologie du jet d’encre tentent

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de faire de celui-ci une solution adaptée aux fabricants de tissu. Ces dernières années ont du reste été marquées par une croissance rapide de l’impression jet d’encre sur tissu à destination d’entre-prises de toute taille. On s’attend à ce que l’impression numérique sur textile affiche un taux de croissance annuel composé de plus de 30 %, pour dépasser les 3,2 milliards de mètres carrés en 2019 selon le document « Digital Textile Forecast » d’InfoTrends. Cette croissance rapide est imputable à une réduction des calages et des coûts pour une production écologique, mais aussi à la démo-cratisation des projets qui permettent aux marques de toucher rapidement et efficacement les marchés.

Les stratifiés et le bois

Au sein des industries de la construction et du bois, les produits issus du travail du bois utilisent depuis des décennies les papiers décoratifs et les stratifiés imprimés. En proposant toute une palette de designs imitant le grain du bois naturel, la pierre et les motifs graphiques, les stratifiés sont un substitut rentable aux matériaux naturels. Dans certains cas, les stratifiés sont même préférés en raison de leur durabilité. Généralement produits en utilisant des presses à héliogravure, les papiers décoratifs sont convertis en stratifiés en recourant à divers procédés. D’après le rapport « Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace » d’InfoTrends, la production industrielle en numérique s’élève en 2014 à plus de 300 millions de mètres carrés. La pression visant à produire des stratifiés en faible volume ou des stratifiés person-nalisés accélère la demande de produits de moyenne gamme et de produits industriels capables d’imprimer des volumes qui rivali-sent avec ceux des presses traditionnelles à héliogravure.

Nombreux sont les grands fournisseurs de stratifiés et papiers décoratifs (à l’instar de Schattdecor, WilsonArt et Formica) qui proposent désormais des stratifiés personnalisés qui répondent aux demandes des utilisateurs cherchant plus de liberté de con-ception et de personnalisation. Ces tendances viennent après de nombreuses années de production réussie de revêtements de sols stratifiés, mais aussi de finitions décoratives dédiées à l’industrie de la construction. Dans le sillage de ces solutions de stratifiés, on trouve toute une gamme de solutions d’impression directe sur une grande variété de produits en bois, comme le MDF (panneau de fibres à densité moyenne), le contreplaqué et le bois

naturel. Celles-ci n’exigent pas de stratification et sont utilisées pour ajouter une surface décorative à différentes applications commerciales ou d’aménagement d’intérieur.

Les revêtements muraux Les revêtements muraux ont cours depuis les temps où les Chinois décoraient les murs de leurs palais. Plus récemment, le Roi Louis XI commande en 1481 du papier peint pour ses appartements royaux. Le créateur Jean Bourdichon peint alors 50 rouleaux de papiers en réalisant des anges sur un fond bleu, car il était essentiel pour Louis XI de se déplacer fréquemment de château en château. Depuis lors, les papiers peints ont considérablement évolué et sont désormais très accessibles pour toute résidence ou bâtiment commercial. Les technologies d’impression telles que l’impression en relief, l’offset, le flexo et l’héliogravure, sont largement utilisées pour produire des papiers peints standard. Selon InfoTrends, « Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace », on estime que les volumes de l’impression numérique sur ce segment représentent 52 millions de mètres carrés pour l’année 2014.

Les solutions d’impression numérique grand format, qui ont annoncé des générations de solutions novatrices de com-munication graphique dédiées à une large gamme d’indus-tries, migrent aujourd’hui vers le segment du papier peint. Les avancées relatives aux encres pour impression numérique (par exemple encres latex et encres UV souples) autorisent désormais l’impression sur des supports industriels standard conformes aux normes de santé et de sécurité. Les appli-cations telles que revêtement mural et papier peint graphique en rouleau sont désormais courantes et proposées par un large panel de fournisseurs.

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Le verre

Le verre décoratif orne nos villes depuis des millénaires, dans les cathédrales, les palais et dans grand nombre d’autres monuments publics et privés. Les applications vont du vitrail serti de plomb aux vitres sérigraphiées, ces articles étant utilisés pour renforcer une image de marque, favoriser l’expression artistique ou réaliser une simple signalisation. Le marché du verre plat, qui représente plus de 70 milliards de dollars (64 milliards d’euros) de revenus annuels, commence à adopter l’impression numérique comme un moyen permettant d’étendre son rayonnement. L’évolution des têtes d’impression jet d’encre, capables d’imprimer des encres céramiques sur le verre, permet à différentes industries de recourir à la technologie de l’impression numérique pour produire du verre décoré de longue durée de vie, parfaitement adapté aux usages architecturaux et industriels.

L’impression fonctionnelle Un autre type d’impression industrielle correspond au dépôt de matériau ou d’encre sur une surface pour lui assurer une fonction-nalité donnée. Ces applications exploitent la formation de goutte piézoélectrique ou en continu pour déposer toute une plage de matériaux. On compte parmi les applications les commutateurs tactiles, l’électronique imprimée, l’impression 3D et toute une palette de nouvelles innovations sur le segment des très petites particules (les nanoparticules), qui gagnent du terrain dans les applications pharmaceutiques et biomédicales. Cette section présente quelques-unes des évolutions qui rendent possible l’impression de commutateurs tactiles, l’électronique imprimée et l’impression 3D. S’il existe bon nombre d’autres technologies de dépôt convaincantes, celles-ci sont cantonnées à des forums industriels spécialisés du secteur des sciences de la vie.

Les commutateurs tactilesL’ASTM (American Society for Testing and Materials) définit un commutateur tactile comme étant « un interrupteur à rappel dans lequel au moins un contact se trouve sur ou est réalisé dans un substrat flexible ». Ces substrats flexibles sont généralement imprimés sur du PET (téréphtalate de polyéthylène), qui sert de support de base. On les trouve couramment dans les appareils

électroménagers, les dispositifs médicaux, les jeux, les smartpho-nes et les jouets.

Les technologies d’impression sont régulièrement utilisées pour produire le revêtement graphique ainsi que certains des circuits dans lesquels des encres conductrices sont utilisées. es avancées de la technologie de l’impression UV numérique, parmi lesquelles les encres souples et à durcissement par DEL, viennent renforcer la palette d’applications des commutateurs tactiles et matériaux de support pour englober des supports flexibles qui peuvent sécher avec un apport moindre d’énergie et de chaleur. Dans certaines applications de plus grande série, le séchage par la technologie par faisceau d’électrons (EB) permet le dépôt et le séchage sur des matériaux sensibles. Dans tous ces cas, la petite série d’impressions personnalisées peut remplacer la technologie d’impression par sérigraphie ou flexographie.

L’impression 3DL’industrie de l’impression 3D est un vaste espace qui fait appel à de nombreux matériaux, technologies, applications, prix et solutions. Les technologies actuelles d’impression 3D incluent la projection de liant, le traitement numérique de la lumière, la fusion par faisceau d’électrons, la fabrication par filaments fusionnés, la projection de matériau, le laminage par dépôt sélectif, le frittage laser sélectif (SLS) et la stéréolithographie. Toutes ces techno-logies s’assortissent d’avantages et d’inconvénients, et cette liste devrait aussi s’allonger au fil du temps car de plus en plus de vendeurs apportent leur propre contribution à ce secteur. Le marché est défini par trois catégories de produit : production, professionnel et personnel. Les applications type créées sur des imprimantes 3D sont les prototypes, les moules et matrices et les produits finaux. Ces applications sont utilisées par quasiment toutes les industries pour créer une gamme de produits allant des produits de recherche de l’ordre du nanomètre aux pièces d’avions. Il s’agit d’un segment qui connaît une évolution rapide et il ne se passe pas une journée sans qu’il soit question d’une nouvelle innovation qui génère une formidable nouvelle applica-tion. L’attrait de l’impression 3D réside dans sa nature additive : la gâche est limitée, le temps de mise sur le marché réduit et des conceptions personnalisées sont possibles.

L’électronique impriméeL’électronique imprimée repose sur des technologies d’impression traditionnelle pour créer des dispositifs électroniques sur différents substrats. Les circuits électroniques sont depuis de nombreu-ses années imprimés en utilisant la sérigraphie, la flexographie, l’héliogravure et la lithographie offset, et l’impression jet d’encre est depuis peu une option pour certains. Lors de ce processus, des encres électriquement fonctionnelles sont déposées sur le substrat pour créer des dispositifs actifs et passifs, par exemple des transistors en couche mince ou des résistances. On s’attend à ce que l’électronique imprimée trouve une utilisation dans des applications comme les écrans souples, les étiquettes intelligen-tes, les posters décoratifs/animés et les vêtements actifs.

Un exemple dans lequel on voit émerger la technologie du numérique comme alternative aux mises en œuvre plus complexes et coûteuses est la création de composants d’écrans à DEL organiques.

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Résumé analytiqueL’impression industrielle est réalisée depuis des décennies en utilisant des technologies d’impression traditionnelles, et la valeur du produit dépasse largement la valeur directe de l’impression en tant qu’activité autonome. Si l’on estime en effet que l’impression repré-sente environ 25 à 30 % de la valeur, cette proportion varie largement d’un segment de marché à l’autre. Dans tous ces segments, la croissance est menée par la consommation et la demande de produits durables et non durables du marché de l’emballage, du textile et du logement. Aussi, les principaux moteurs de la croissance ou du déclin de ces segments dépendent largement de l’économie mondiale et des modes de dépense des consommateurs locaux.

La solide base de productivité, la demande et le désir croissant d’une personnalisation de masse génèrent un terreau fertile à l’émer-gence de technologies d’impression numérique novatrices. Dans cette transition, c’est l’impression jet d’encre qui mène la danse. Suite à plusieurs décennies de développements technologiques dans le domaine de la science de la projection et des matériaux, on assiste aujourd’hui à une recrudescence de technologies qui permettent le dépôt de matériaux pour une large gamme d’applications, notamment l’emballage, les céramiques, les textiles, les objets 3D et les composants électroniques. Le monde convergera à la drupa 2016, qui se tiendra à Düsseldorf, pour explorer et découvrir les dernières innovations technologiques du secteur de l’impression et du dépôt de matériau. Nombre d’entre elles cibleront certainement des solutions d’impression industrielle et fonctionnelle.

L’impression d’affichage numérique est en première ligne de l’innovation, et le dépôt numérique de matériaux fonctionnels se développe depuis le début des années 1990 et se retrouve désormais dans de nombreuses applications, dont les étiquettes RFID, les textiles intelligents et davantage encore de produits utilisant l’électronique imprimée. Il n’en demeure pas moins que les technologies classiques d’impression, comme la flexographie et la photolithographie, restent largement utilisées dans la fabri-cation de grande série des produits d’électronique imprimée. Aussi, les opportunités de croissance dans cette industrie sont nombreuses et concernent toute une gamme de prestataires d’im-pression spécialisés.

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