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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?

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Sandro Mahler, Food Ink., Heiner H. Schmitt, DR
06 février 2017

Limprimante 3D Overlord Pro du FabLab de Grono (GR) en pleine fabrication dune tour Eiffel aux airs de bougie en cire dabeille.


Reportage

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.

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.

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

Source EY Statista 2016; infographie Caroline Koella

Interview

John Hornick, conférencier et expert de limpression 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!

Vidéos

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:

Fablabs

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