Impression 3D : La technologie qui fait bonne impression

Qu’est-ce que c’est ?

Les procédés de fabrication de pièces en volume par ajout ou agglomération de matière, plus communément appelés « impression 3D », consistent en la création d’objets physiques à partir d’un modèle créé via un logiciel ordinateur spécifique.

Ce logiciel est en fait un CAO, c’est-à-dire, un outil de Conception Assistée par Ordinateur. Une fois que la forme a été conçue sur le CAO, l’outil l’envoie à l’imprimante 3D qui va alors la concevoir couche par couche, ajoutant de la matière au fur et à mesure jusqu’à créer la forme souhaitée.

Différents matériaux sont compatibles avec les imprimantes 3D. Ainsi, le plastique, la cire, le métal, les céramiques ou encore le verre peuvent servir à la conception de votre forme.

Malgré le fait que l’impression 3D soit toujours basée sur les principes que nous avons évoqués précédemment, il existe une variété non négligeable de techniques d’impression qui change en fonction de l’imprimante que vous vous procurez. Mais nous aborderons ce sujet plus en détail par la suite.

Avant d’entrer dans les détails de cette technologie, voyons ensemble où et quand trouve-t-elle son origine et comment elle a évolué de ce jour à maintenant :

Un brevet fut déposé en 1984 pour la fabrication additive. Il fut déposé par trois Français travaillant pour la société CILAS ALCATEL. Seulement quelques semaines après, un américain dépose lui aussi un brevet pour la stéréolithographie, qui est une des techniques d’impression 3D que nous évoquerons un peu plus tard.

4 ans plus tard, soit en 1988, la SLA-250 voit le jour. Il s’agit de la toute première imprimante 3D. Ce premier modèle d’imprimante a été lancée par 3D Systems, géant de l’impression 3D. En 1995 apparait la technologie DMLS, puis en 2003 le 3D Printing Paper (3DPP) qui consiste à un collage de tranches successives.

Il faudra attendre 2005 pour voir apparaitre la première imprimante 3D couleur.

En 2014 un projet d’imprimante 3D voit le jour. Le principe de ce projet était d’imprimer une maison grandeur nature en 24 heures. Cela a fonctionné ! En effet, la même année, 10 maisons sont préfabriquées en Chine. Un an plus tard, un immeuble de 5 étages est même imprimé.

En quoi l’apparition des imprimantes 3D peut nous servir dans notre quotidien ?

Pour quels usages ?

Armée

L’impression 3D est aujourd’hui une opportunité dans de nombreux domaines, et l’armée l’a bien compris. Elle étudierait, en effet, la possibilité d’utiliser les impressions 3D pour construire des édifices, ainsi que des pistes d’atterrissage, des routes ou encore des hangars.

Ils vont même encore plus loin dans la construction d’édifices car certains seront probablement antiradiation et même habitables sur la Lune, Mars ou d’autres lieux extraterrestres.

Il n’est pas encore possible d’imprimer des mines anti personnelles qui fonctionnent mais il est possible d’en imprimer des fausses et de les utiliser pour l’entrainement, une utilité non négligeable.

De plus, le poids peu élevé de certains matériaux pourraient servir à alléger considérablement l’équipement des militaires.

Ce système pourrait aussi utiliser l’impression 3D pour produire des pièces d’avion. C’est en tout cas une option qu’étudie l’armée.

Enfin, un drone détecteur de mines est en projet et faciliterait grandement le déminage des terres et le sécuriserait.

Aéronautique

Dans l’aéronautique aussi l’utilisation de l’impression 3D est sérieusement étudiée. Elle pourra servir à imprimer de la nourriture comme des croissants ou des steaks.

Des bases spatiales sont également à l’étude pour être imprimées en 3D.

Précédemment nous avons abordé le fait que l’équipement militaire serait plus léger en l’imprimant. Cela sera peut-être aussi le cas pour les sièges d’avion mais aussi pour certaines pièces des moteurs d’hélicoptère et pour des avions de chasse. On étudie même l’impression en 3D de voitures volantes !

Médecine et recherche

La révolution ne s’arrête pas qu’aux secteurs militaires et à l’aéronautique. En effet, de grandes avancées en termes de santé sont à prévoir grâce à l’impression 3D. Il est aujourd’hui possible d’imprimer des vaisseaux sanguins et de la peau.

Mais là où l’impression 3D est la plus efficace, c’est dans le domaine de la prothèse. En effet, des prothèses maxillaires ont déjà été imprimées avec succès mais aussi des prothèses pour jambes ou bras. Plus largement, toutes les parties du corps ont déjà été imprimées fidèlement y compris les parties les plus complexes telles que les yeux. Une prothèse à même été imprimée pour un cheval qui avait été amputé.

Il a même été possible de remplacer le crâne d’une patiente par un impression 3D !

Musique

Des instruments de musique peuvent être imprimés en 3D. Une trompette, par exemple, ou même une guitare en aluminium. Des partitions en reliefs ont aussi été imprimées afin de rendre la musique accessible à tout le monde, y compris aux mal voyants.

Il est aussi possible d’imprimer des vinyles, des enceintes, voir même des écouteurs.

Alimentation

Des instruments de cuisine ont pu être imprimé, comme un four intelligent par exemple.

Des ingrédients sont aussi imprimables grâce à une imprimante alimentaire spécialement créée dans ce but. Les aliments imprimables sont par exemple du chocolat, du sucre, des biscuits, ou de la viande. Les aliments prennent la forme que vous souhaitez et sont donc personnalisables.

Il va sans dire que l’utilisation de l’impression 3D sera bientôt incontournable pour tout le monde. Mais alors, comment une technologie aussi révolutionnaire fonctionne ?

Les modes d’impression

Il existe plusieurs façons d’imprimer en 3D et les technologies varient d’une imprimante à l’autre. Quelles sont ces technologies ?

Impression par dépôt de matière

La technologie Fused Deposition Modeling est une technique d’impression 3D qui est apparue en 1988. Elle sera aussi appelée Fused Filament Fabrication.

Son principe est que l’imprimante 3D qui utilise cette technologie déroule un filament plastique et le chauffe à très haute température via une buse. Elle le dépose ensuite en couches successives afin de créer la forme souhaitée.

L’avantage de cette imprimante 3D plutôt réservée à un usage personnel est que l’utilisateur dispose d’un large choix de couleurs. De plus, cette technologie peut imiter les textures, comme le bois, la pierre, ou la céramique.

Solidification par la lumière

  • Stéréolitographie : Cette méthode d’impression 3D est une technique de prototypage rapide qui consiste à superposer des tranches successives de matière pour former un objet. Cette technologie née en 1980 est très utilisée par les entreprises car elle est rapide à produire et très peu couteuse. Cependant chacune des pièces imprimées avec cette technique n’est réalisée qu’à peu d’exemplaires car elle est très peu solide. Pour cette raison elle est principalement utilisée pour réaliser des prototypes ou des moules.
  • Frittage sélectif par laser : cette technologie utilise des poudres qui sont fusionnées ou frittées strate par strate grâce à la puissance élevée d’un laser.

Agglomération de poudre par collage

Avec cette technologie créée en 1993, autrement appelée la 3DP, l’objet est fabriqué par l’accumulation d’une fine couche de poudre puis d’une fine couche de glue colorée. Ces couches vont se superposer jusqu’à former l’objet final.

Avantages et inconvénients

Avantages

L’impression 3D offre de nombreux avantages à la population : elle permet à tous de fabriquer des objets de toute sorte sans avoir à faire des assemblages ou à monter des pièces. Les objets que l’on peut créer peuvent être extrêmement petits mais sont très précis.

De plus, la grande liberté de création d’objets favorise et développe la créativité chez l’utilisateur. Enfin, vous pouvez réparer des objets cassés avec l’impression 3D.

Inconvénients

Cependant, malgré tous ces avantages, des problèmes se posent :

  • Les utilisateurs de ces imprimantes pourront imprimer des armes qui fonctionnent
  • Les matériaux utilisables et les tailles disponibles sont limités
  • La maîtrise des logiciels pour créer des formes en 3D est très compliquée et n’est pas adaptée à tout le monde

L’utilisation de l’impression 3D est de plus en plus présente et est au cœur de nombreux projets qui pourraient améliorer considérablement beaucoup d’éléments de notre société.

De plus, la production d’objets avec ces impressions 3D est rapide et économique. Nous nous dirigeons vers un monde où tout sera créé via l’impression 3D ? La société de demain sera-t-elle régie par un mode de production à la demande ?