L’imprimante 3D Overlord Pro du FabLab de Grono (GR) en pleine fabrication d’une tour Eiffel aux airs de bougie en cire d’abeille.

Impression 3D: et le futur prend forme

Fabrication additive L’impression 3D rattrape la science-fiction. L’industrie et la médecine ont déjà commencé à en tirer profit. À quand cette technologie dans tous les foyers?

Économistes et scientifiques l’affirment: l’impression 3D sera l’un des principaux piliers de la prochaine révolution industrielle. Elle bouleversera le monde dans lequel nous vivons et travaillons, modifiera nos relations aux autres et aux choses. Cette technologie a déjà 30 ans mais n’a jamais cessé de se déve­lopper, pour finalement se démocratiser. Les lieux d’impression en 3D sont toujours plus nombreux. En témoigne la dynamique des FabLabs (fabrication laboratories). Lancés par l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT), ces ateliers de fabrication numérique sont ouverts à tous. Leur but: échanger des idées et collaborer sur des projets, lucratifs ou non, reposant sur la technologie de l’impression 3D. Il en existe une vingtaine dans notre contrée, dont huit en Suisse romande.

À Grono (GR) Mauro Rossolato est responsable de l’un des deux FabLabs présents au Tessin: le M’AU 3D Lab, un mini «parc de loisirs» pour les passionnés de fabrication numérique qui est équipé d’imprimantes 3D, de découpeuses laser, de scanners 3D et de bien d’autres outils encore. «J’ai acheté les premiers appareils en 2013, raconte-t-il. Je donne des cours d’impression 3D pour adultes et j’ai ouvert le FabLab pour qu’ils puissent mettre en pratique ce qu’ils avaient appris.» Soit l’utilisation des logiciels, les techniques d’impression et le matériel utilisé pour finalement fabriquer de petits objets. Parmi ses élèves: des architectes, des informaticiens ou de simples curieux. En Suisse romande, la dynamique des FabLabs est tout simplement impressionnante: chaque canton (sauf le Jura) compte au moins un atelier numérique. Le pionnier fut celui de Neuchâtel, déjà ouvert en 2012.
L’utilisation de l’imprimante 3D deviendra-t-elle un jour une pratique aussi commune qu’utiliser un smartphone? Pour Mauro Rossolato, «la barrière de l’apprentissage ne doit pas être sous-estimée». Bien qu’il existe en ligne des plateformes de partage de modèles prêts à être imprimés, il est tout de même nécessaire de savoir para­métrer le logiciel de Conception assistée par ordinateur (CAO) en fonction du dessin. Voilà pourquoi des experts tels que John Hornick, auteur du livre 3D Printing Will Rock the World («L’impression 3D va secouer la planète») prédisent la hausse des commerces de proximité où il sera possible de faire imprimer en 3D tout ce dont nous avons besoin (voir onglet "Interview"). La plateforme en ligne 3D Hubs propose, par exemple, un service payant ayant pour objectif de rassembler les usagers ne disposant pas d’imprimante. Ses inventeurs disent avoir déjà donné accès à une machine 3D à plus d’un milliard d’utilisateurs dans le monde entier dans un rayon de 16 km autour de leur lieu d’habitation.

«

Imprimer en 3D à la maison? Pas si simple, sans des conseils avisés!»

Mauro Rossolato, responsable du FabLab de Grono (GR) et professeur d’impression 3D

Mauro Rossolato procède au retrait de l’objet fabriqué du plan d’impression...

...et à l’élimination des filaments excédentaires à l’aide d’une brosse.

Se former à cette technologie

Au fur et à mesure que les jeunes générations apprendront à se servir de cette technologie, l’utilisation des imprimantes tridimensionnelles pourrait bien se développer encore davantage. En attendant, l’école s’adapte à cette nouvelle réalité émergente. Comme c’est d’ailleurs le cas en Suisse romande. «Un des objectifs du FabLab HEP Vaud est de promouvoir l’utilisation des FabLabs et l’impression 3D auprès des élèves, explique Sébastien Actis-Datta, professeur et responsable du FabLab. On offre aussi la possibilité aux enseignants de venir avec leur classe pour prendre un cours en impression 3D ou en découpe laser.» Les locaux accueillent d’ailleurs des classes de l’École romande d’arts et communication (Eracom) de Lausanne, mais également des classes d’Yverdon. «On adapte la formation à l’âge des élèves. On a aussi des formations continues pour des enseignants qui ont des élèves entre 6 et 16 ans.» À Nyon, le FabLab La Côte a été invité par le collège de Nyon-Marens à s’installer dans ses locaux. En échange, il donne des cours à option. Quant à Neuchâtel, la HE-Arc offre aussi des cours à ses élèves. Et bon nombre d’autres projets similaires fleurissent dans le reste du pays.

L’impact dans l’industrie

Dans le secteur industriel, l’impression 3D présente d’énormes avantages. À Grono, nous faisons la connaissance de Johnny Vaccaro, architecte, designer et client régulier du FabLab: «L’impression 3D m’a permis la production rapide et peu coûteuse de petits modèles et de prototypes. Aujourd’hui, je ne pourrais plus m’en passer.» Le rapport mondial 2016 sur l’impression 3D édité par la société de conseil EY indique que 36% des entreprises interrogées ont déjà eu recours à ce procédé ou ont l’intention de le faire. Parmi les multiples raisons évoquées figurent la qualité toujours meilleure de l’impression, le rythme de production en constante progression et, en phase de prototypage, la réduction de temps entre la conception d’un produit et sa commercialisation. Pour les artisans numériques devenus experts en la matière, c’est la fin du gaspillage: la quantité de matériau nécessaire à la production équivaut à la quantité de matière dont est fait l’objet. Adieu les déchets! Dans le même temps, les problèmes logistiques s’envolent car les produits sont fabriqués à l’endroit et au moment où cela est nécessaire; la question du transport et du stockage ne se pose donc plus. L’impression 3D ouvre un très large champ de possibilités. Ce qui relevait jadis de la science-fiction se matérialise et prend désormais forme. Le lancement dans l’espace du véhicule Rover Audi Lunar Quattro est prévu pour la fin de l’année 2017. Il a été conçu grâce à l’impression 3D et participera au Google Lunar XPRIZE, une compétition qui se déroulera sur… la Lune! La NASA s’intéresse depuis longtemps, elle aussi, à l’impression 3D: en 2014, des astronautes sont parvenus à fabriquer en orbite le premier objet de façon numérique, en direct même de la Station spatiale internationale (ISS). Une belle réussite qui navigue désormais à des centaines de kilomètres de tout lieu de production matérielle.

Imprimer de la nourriture

La NASA entend à présent donner à ses astronautes la possibilité de fabriquer leur propre nourriture. Sur la terre ferme, il est déjà possible de déguster des mets fraîchement imprimés, chez Food Ink., le premier restaurant pop-up (éphémère) où tout est réalisé par une imprimante 3D, des plats jusqu’au mobilier. Après Londres et Lérida (Espagne), le restaurant fera bientôt halte à Rome, Paris, Amsterdam et Moscou. Même Barilla s’est mis à la fabrication de nouvelles formes de pâtes, telles les «roses». Quant à la couture: Chanel et Iris Van Herpen ont expérimenté des imprimantes qui «tricotent» des accessoires et habits comme ceux présentés au Metropolitan Museum of Art’s Costume Institute de New York en 2016.

  • Dans le restaurant éphémère Food Ink., en tournée mondiale, tout est réalisé grâce à une imprimante 3D: des plats proposés à la carte jusqu’au mobilier. Ici, les étapes de Londres et Lérida (Espagne).
 

L’application en médecine

Philipp Brantner, coresponsable du 3D Print Lab de l’hôpital universitaire de Bâle, avec la copie d’un crâne fracturé.

Les domaines d’application de l’impression 3D sont infinis. Celui de la médecine est probablement le plus important. À l’hôpital universitaire de Bâle, le 3D Print Lab crée des copies exactes d’os et d’organes. Tout en plastique. «Ces copies nous servent à mieux étudier l’état des patients, à leur donner des explications plus exhaustives et à nous exercer avant de passer à l’opération en conditions réelles», explique ainsi le docteur Philipp Brantner, radiologue et coresponsable du laboratoire. Les données pour la création de copies de cœurs, de cerveaux ou de mandibules sont issues de tomographies. «Nous en produisons une dizaine par semaine», poursuit-il en soulignant: «Avec l’impression 3D, l’interdisciplinarité entre la radio­logie et la chirurgie a encore pris une nouvelle dimension.» En attendant, on espère que le bioprinting, l’impression de tissus et d’organes humains, constituera un tournant dans la médecine de transplantation. Actuellement, la réplique d’organes pleinement fonctionnels à l’aide d’imprimantes 3D reste encore un idéal à atteindre, mais des applications pratiques ont déjà vu le jour avec la production d’échantillons de tissus permettant d’effectuer certains tests pour des produits pharmaceutiques ou cosmétiques.

«

L’impression 3D nous permet de mieux étudier l’état des patients»

Philipp Brantner, radiologue à l’hôpital universitaire de Bâle

La copie de l’os pelvien d’un patient.

Néanmoins, l’impression 3D cache également des côtés moins positifs. En 2013, l’étudiant américain Cody Wilson avait fait scandale en fabriquant lui-même un pistolet en plastique et en partageant ce modèle numérique sur la Toile. L’objet était capable de tirer de vraies balles et de passer inaperçu dans n’importe quel détecteur de métaux. Peu après sa publication sur Internet, la justice américaine a fait retirer le document du web. Toujours est-il que le monde entier venait d’apercevoir le côté obscur de la fabri­cation additive, dont les faussaires et autres criminels pourraient eux aussi réussir à tirer profit.

Imprimer en 3d: comment ça marche?*

Chaque imprimante a ses propres caractéristiques. Certaines se basent sur l’enlèvement (la soustraction), d’autres sur le dépôt (l’addition) de matière. Ces dernières sont les plus importantes et impliquent la superposition de couches, de gouttes ou de filaments de matière (en poudre, à l’état liquide ou solide).

Les principales méthodes d’impression 3D sont les suivantes:
FDM (Fused Deposition Modeling) ou FFF (Fused Filament Fabrication): impression avec de «l’encre» thermoplastique. Cette matière est fondue, puis déposée en couches successives par l’imprimante.
SLA (Stereolithographic Apparatus), ou stéréolithographie: impression avec de la résine liquide qui, balayée par un faisceau laser, devient solide.
SLS (Selective Laser Sintering), ou frittage sélectif par laser: des particules de plastique, de verre ou de céramique sont fondues par un laser, créant ainsi, strate après strate, un objet solide.

De la conception à l’impression, les logiciels interviennent chacun lors de phases de travail bien précises: on commence avec la projection graphique à l’aide de la Conception assistée par ordinateur (CAO). On procède ensuite à la vérification des designs créés, puis à la simulation mécanique ou électronique de l’impression (Ingénierie assistée par ordinateur, ou IAO). Enfin, lorsque la phase d’impression est lancée, des logiciels permettent de régler les paramètres de fonctionnement (température, vitesse, etc.) et l’éventuelle
gestion en temps réel de la machine (Fabrication assistée par ordinateur, ou FAO).

* Explications de Mauro Rossolato

Les Secteurs phares en 2016: utilisation mondiale de l’impression 3d

Source EY Statista 2016; infographie Caroline Koella

Vers une nouvelle ère industrielle

John Hornick est l’auteur de «3D Printing Will Rock the World» (L’impression 3D va secouer la planète). Vraiment?

John Hornick, conférencier et expert de l’impression 3D

John Hornick, conférencier et expert de l’impression 3D
http://www.cooperation.ch/Impression+3D+et+le+futur+prend+forme John Hornick, conférencier et expert de l’impression 3D

L’impression 3D démocratise la production d’objets. Sommes-nous tous en train de devenir des créateurs?
Dans le fond, nous sommes tous des créateurs. Nous avons besoin de produire des choses de nos propres mains. C’est une aptitude que nous redécouvrons avec l’artisanat numérique qui fait de nous, simples consommateurs, des producteurs. Le nombre de personnes capables de réaliser une impression en 3D ira toujours en grandissant.
Je crois également à la croissance des points d’impression locaux et de proximité. Les enfants d’aujourd’hui, qui apprennent à se servir de cette technologie, auront un rôle fondamental à jouer.

Dans votre livre, vous parlez d’un futur où il ne sera plus nécessaire de produire à bas coût à l’étranger et de tout transporter d’un bout à l’autre de la planète à partir du moment où tout pourra être imprimé localement. Si ça se réalise, de nombreux postes de travail seront en danger…
C’est vrai, mais comme ça a déjà été le cas par le passé, les métiers devenus obsolètes
seront remplacés par de nouvelles professions en lien avec les nouvelles technologies. Comme par exemple l’avènement de l’automobile, venue supplanter les chevaux. Dans cette future nouvelle réalité, les postes les moins qualifiés seront les premiers à être éliminés. C’est pourquoi, l’enseignement des nouvelles technologies prendra toujours plus d’importance. 

Et quand cette révolution devrait-elle avoir lieu?
Il faudra encore attendre quelques décennies pour que les imprimantes 3D soient intégrées à toutes sortes de processus de la vie courante. D’ici là, la technologie aura évolué et sera plus facile à utiliser.

Mais n’est-il pas exagéré de penser que nous imprimerons ou ferons tout imprimer?
En effet. Pensez aux produits de marque. Il est probable que les concepteurs auront toujours plus recours à l’impression 3D, mais ils auront aussi des clients qui préfé­reront acheter leurs produits de marque plutôt que de les concevoir eux-mêmes. Et puis, il y a l’artisanat et tout ce qui, par nature, n’est pas industriel. Je suis notamment sceptique en ce qui concerne la cuisine «imprimée»; elle ne remplacera jamais la tradition gastronomique!

D'abord un peu de science-fiction avec un extrait marquant du film de Luc Besson, Le 5e élément (1997):

L'impression 3D en médecine:

Impression 3D en architecture:

Quelques documentaires:

La nourriture imprimée. Bon appétit!

Stylo d’impression 3D 3Doodler 2.0:

Disponible sur Microspot.ch et chez Interdiscount XXL.

Quelques exemples d'objets imprimés en 3D:

Il y a huit Fablabs en Suisse romande.

FabLab Neuch
FabLab Renens
FabLab La Côte (Nyon)
FabLab Sion
FabLab Fribourg
FabLab HEP Vaud
FabLab Bienne
FabLab Genève

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texte:
Giorgia von Niederhäusern
Photo:
Sandro Mahler, Food Ink., Heiner H. Schmitt, DR
Publication:
lundi 06.02.2017, 14:04 heure

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