La recherche perpétuelle du moindre coût dans les procédés de fabrication est bien souvent opposée aux ambitions de création d’objets toujours plus complexes à réaliser. Qu’il s’agisse de procédés délicats à mettre en oeuvre, ou de matériaux innovants difficiles à intégrer aux processus de fabrication actuels, les difficultés rencontrées pénalisent la rentabilité des entreprises.
Dans ce contexte délicat, l’émergence des technologies d’impression 3D fait briller les yeux de beaucoup d’entre eux. Rendant possible en quelques clics la création d’objets aux formes complexes, dans des temps relativement courts, ces machines dernier cris semblent être la réponse parfaite aux besoins des industriels modernes souhaitant rester compétitifs.
Mais on peut se demander quelles sont réellement les performances, les applications, voire les dangers liés à ces imprimantes d’un genre nouveau, et s’il ne s’agit pas seulement d’un effet de mode destiné à s’estomper rapidement. C’est après avoir défini ce qu’est l’impression 3D que nous verrons ses domaines d’applications et ses enjeux, ainsi que l’avenir de cette technologie.
I – Qu’est-ce que l’impression 3D
a – Naissance de l’impression 3D
C’est le fondateur de 3D Systems Chuck Hull qui, le premier, inventa la première technique d’impression 3D appelée stéréolithographie. Ce procédé permet, à partir d’un modèle numérique, la création d’objet physique formé par des couches successives d’un photopolymère, une matière plastique liquide qui durcit sous l’effet des rayons ultraviolets. Lorsqu’une couche est achevée, celle-ci est abaissée par l’intermédiaire d’une plateforme mobile afin d’appliquer une nouvelle couche de résine, pendant que la prochaine couche durcit. Le tout premier objet imprimé en 3D fût une œillère pour les opticiens. 3D Systems commercialise donc la première imprimante 3D SLA-2502, qui servira aux industriels afin de tester leurs modèles avant de lancer la production en série. L’entreprise est d’ailleurs à l’origine du format STL qui est actuellement utilisé par de nombreuses sociétés.
Présentation de la stéréolithographie en vidéo par son inventeur Chuck Hull :
À la fin des années 80, Scott Crump déploie une nouvelle technique d’impression 3D : FDM (Fuse Deposition Modeling, ou modelage par dépôt de matière en fusion en français). Il la commercialisera en 1990 avec son entreprise Stratasys. Cette méthode consiste à faire fondre un fil de matière synthétique chauffé aux alentours de 200°C afin de le déposer en ligne et de former plusieurs couches. C’est la FDM qui est actuellement utilisée par les imprimantes personnelles.
En 1993, des visionnaires du MIT développèrent la plus rapide et la moins couteuse des techniques d’impression 3D : la projection de glue sur une surface de poudre. Mais c’est seulement en 1996 que ces imprimantes seront nommées imprimantes 3D. Le MIT donnera le droit exclusif à Z Corporation de ce procédé.
En 2005, la première imprimante 3D pouvant imprimer directement en couleur voit le jour : la Spectrum Z510 de Z Corporation.
b – Démocratisation de l’impression 3D
La démocratisation du domaine de l’impression 3D a commencé en 2007 par la création de Shapeways au Pays-Bas. Ce site en ligne proposait aux particuliers d’imprimer des objets. L’impression 3D n’était dès lors plus réservée qu’aux industriels. Il faudra attendre 2009 pour que ce mouvement arrive en France avec la création d’entreprises telles que Sculpteo.
Depuis quelques années, cette technologie devient de plus en plus accessible en raison de l’expiration des brevets. Sa médiatisation attire et engendre de plus en plus de recherche. A titre d’exemple, on peut noter que la méthode de frittage sélectif par laser (SLS) est tombé dans le domaine public le 28 janvier dernier. Cet événement va nécessairement se répercuter sur le domaine de l’impression 3D.
II – Domaines d’applications et enjeux
a – Domaines d’applications
L’impression 3D a réussi à séduire beaucoup de domaines grâce à ses atouts, donnés ci-dessous sous forme non exhaustive.
Domaine de la santé
L’impression 3D permet de réaliser des prothèses sur-mesure rapidement avec un coût largement inférieur aux standards actuels. Dernièrement, la plus grande prothèse jamais posée à été implantée aux Pays-Bas sur une femme de 22 ans. Un crâne entier a donc pu être reconstitué à l’aide d’un scanner qui a servir à déterminer au préalable les bonnes dimensions. Les proportions étaient donc parfaites, constituant une réelle avancée par rapport aux anciennes méthodes où il fallait constituer la prothèse au moment de l’opération étant donné que les dimensions ne correspondaient jamais exactement à l’espace à boucher.
Domaine de l’industrie
Il est maintenant possible d’obtenir des prototypes rapidement à moindre coût. Par la suite, nous pouvons imaginer qu’il sera possible d’imprimer des produits finis en masse.
Domaine de l’électroménager
Certains fabricants proposent des services d’impression 3D afin de réparer des pièces spécifiques qui seraient endommagées. Cette méthode permet une nouvelle fois de répondre à un besoin de façon rapide et performante.
Domaine de l’artistique
L’impression 3D permet également de restaurer des statues ou des bâtiments d’une autre manière, offrant des perspectives nouvelles aux artistes et créateurs.
Chez les particuliers
De nombreux sites proposent la possibilité aux particuliers de concevoir des objets en 3D et de les recevoir quelques jours plus tard. Ainsi n’importe qui peut se lancer dans une production.
b – Enjeux
Elle permet également de réduire de 90% les coûts de fabrication et de 80% les délais de fabrication de certaines pièces, ainsi les entreprises qui investissent dans cette technologie possèdent un avantage concurrentiel certain.
De nouveaux métiers peuvent apparaître tels que l’artisan 2.0, c’est-à-dire un particulier qui pourra se lancer dans la création d’objets personnalisés et les mettre en vente.
c – Freins
Pour le moment, il n’y a que 200 matériaux disponibles à l’impression alors que des milliers sont disponibles. De plus, la production par les imprimantes 3D reste encore relativement onéreuse sachant que certains matériaux coutent 50 à 100 fois plus chers que pour des imprimantes 2D.
De plus, avant de produire des objets via l’impression 3D, il est nécessaire de maîtriser les logiciels de CAO si l’on souhaite les personnaliser. Cependant, il existe des modèles disponibles au téléchargement.
d – Risques et danger
Cody Wilson a imprimé un pistolet fonctionnel de calibre 9mm, nommé Liberator, dont le fichier a été publié sur le net. L’impression d’armes est alors disponible pour tous, ce qui représente un réel danger d’autant plus que l’utilisation d’un pistolet en plastique est dangereux pour autrui et pour le tireur puisqu’il existe un risque d’explosion de l’arme au bout de quelques tirs.
L’impression 3D peut enfin être amenée à poser des problèmes concernant le droit à l’image (possibilité de reproduire une personne en trois dimensions) et concernant la propriété intellectuelle (production de contrefaçons).
III – L’avenir de l’impression 3D
a – La fin du made in china?
Il est bien connu que la délocalisation permet aux entreprises d’être plus compétitives grâce à des coûts plus bas concernant principalement la main d’oeuvre. C’est par voie de conséquence que la production des produits s’est exportée vers des pays comme la Chine depuis les années 70. Mais l’arrivée de l’impression 3D pourrait permettre à ces entreprises de devenir plus autonome et de relocaliser dans les pays d’origine.
En prenant l’exemple des coques personnalisées, la directrice de Sculpteo affirme qu’il est maintenant possible de les produire en France : une bonne nouvelle pour le retour du made in France.
Conclusion
Peut-on réellement tout imprimer ? Pas pour le moment. Beaucoup de projets sont encore au stade embryonnaire comme par exemple l’impression de nourriture grâce à des cartouches de substances nutritives pour nourrir les astronautes lors des longues missions ou encore pour lutter contre la faim dans le monde. Mais l’espoir est vif, tant du côté des industriels que du côté des particuliers.
Source :
– http://www.monunivers3d.com/guide/histoire/
– https://www.youtube.com/watch?v=N6I8eP8nzU8
– http://www.imprimante3d.sitew.org/#Historique.C
– http://www.leconomistemaghrebin.com/2014/02/02/impression-3d-en-voie-democratisation/
– http://sante.lefigaro.fr/actualite/2014/03/27/22157-prothese-crane-imprimee-3d-posee-avec-succes
– http://changeonsdepoque.over-blog.org/article-domaines-d-applications-impression-et-imprimantes-3d-119574079.html
– http://www.heinrich-consultant.fr/conseil/impression-3d-enjeux/
– http://www.homemedia.fr/guides/220-Dossier-l-impression-3D-expliqu-0.html