Quelques explications sur l’impression 3D

Quand naquit le concept de l’impression 3D, je ne fus évidemment pas la seule personne à le reléguer au fin fond de mon esprit, n’y comprenant rien en technologie. En effet, comment diable un objet inerte pourrait produire d’autres objets en 3D, comme s’ils provenaient de l’air, au plus pur style de la célèbre machine reproductrice de Star Trek ? Pourtant, s’il est dit que ce concept « va révolutionner » le monde de la fabrication, ici, à Ibicasa, nous avons pensé que celui-ci mérite sûrement que nous y jetions un autre regard, et nous avons donc décidé de nous poser à nouveau l’une des questions les plus actuelles et les plus intrigantes : qu’est-ce, en fait, que l’impression 3D ?

La principale confusion autour de l’impression 3D vient de son nom. Après tout, la définition du dictionnaire du mot « impression » est : activité ou entreprise de production d’écrits ou d’images sur papier ou autre matériau à l’aide d’une machine. Il n’est donc pas surprenant que nous nous demandions comment nos imprimantes de bureau, chargées d’encre, pourraient miraculeusement produire des objets en 3D. Toutefois, pour comprendre le concept de l’impression en 3D, il est important que nous laissions de côté l’image que nous avons de nos imprimantes domestiques. En fait, les seules ressemblances avec des imprimantes 3D sont : 1) que la version la plus petite d’une imprimante 3D peut avoir sa place sur un bureau, 2) qu’elles fonctionnent avec des informations numériques envoyés depuis un ordinateur et 3) que le système de couches utilisées dans l’impression 3D ressemble à celui d’une imprimante à jet d’encre. Et là s’arrêtent les similitudes. Donc, en abandonnant l’idée que les imprimantes domestiques pourraient avoir un rapport quelconque avec l’impression 3D, nous serions à mi-chemin de tout comprendre...
Voyons maintenant le côté technique. En premier vient le concept. Ensuite, il s’agit de créer un modèle numérique 3D de ce concept dans un fichier de création informatique (CAD) ou quelque chose d’équivalent. Le fichier transmet alors les informations à l’imprimante 3D, qui sera chargée avec le matériel pour lequel elle a été conçue : poudre de plastique, en couche ou liquide, métal, nylon, argent, cire, béton ou même chocolat. L’imprimante va émettre une couche de matériau qui durcira, puis fusionnera ou coupera sélectivement des segments établis de cette couche avec la technologie laser, haute précision, la lumière ultraviolette, une réaction chimique ou un autre mode de fusion (les données de conception, envoyées à l’imprimante dictant la forme et les paramètres de ces segments). Ainsi, méticuleusement, couche par couche, un modèle 3D se fabrique, du bas vers le haut, l’utilisateur n’ayant qu’à enlever les particules de poussière libres pour révéler la maquette finie.

L’impression 3D, également connue sous le nom « prototypage rapide » ou « additif de fabrication », utilise un processus « additif » utilisant des matières premières à la demande, au lieu d’une méthode de « soustraction ». Comme un sculpteur qui taille une pierre pour créer son œuvre, une grande partie de l’industrie de fabrication actuelle utilise cette forme « soustractive » qui est moins rentable et réduit les ressources, avec les découpages ou les forages. L’impression en 3D, au contraire, construit à partir de zéro, en créant ainsi moins de déchets. En pratique, elle fournit également beaucoup plus de souplesse lorsqu’il s’agit d’offrir des dessins personnalisés aux acheteurs, puisqu’au lieu d’être limitée par la nécessité de fabriquer des milliers d’éléments propres à justifier les coûts, l’impression 3D n’a besoin que d’un changement de fichier informatique pour travailler sur un modèle différent. L’impression 3D, en outre, offre des solutions souvent plus légères, comme par exemple la poudre de nylon de polymérisation, qui est, soit disant, aussi solide que l’acier ou l’aluminium, mais pesant 65 % de moins, comme nous le démontre un vélo 3D qui existe déjà. Un autre avantage de l’impression 3D est sa trace, moins importante sur un plan écologique, puisqu’au lieu de transporter des marchandises tout autour de la planète, les données peuvent être envoyées en ligne et imprimées en 3D localement.
La taille et le prix de ces dispositifs varient considérablement, depuis les imprimantes de bureau que nous avons mentionnées avant (certaines versions de base, en général pour les amateurs, se vendent pour 250 €) aux versions aussi grandes ou plus qu’une salle, pouvant se charger d’assez de béton pour réussir à faire les fondations complètes d’une maison. Les imprimantes 3D les plus sophistiquées offrent également beaucoup plus de précision que n’importe quelle machine de fabrication conventionnelle ou même que le travail manuel, ce qui ouvre de nouvelles possibilités dans le détail et la complexité des dessins.

Mais, mis à part les pièces détachées de voitures, les composants aérospatiaux, les jouets, chaussures, bijoux, objets et fondamentalement tout ce qui peut avoir un modèle numérique, que suppose ce concept quant à son application ? Une des utilisations les plus répandues dans l’industrie est depuis longtemps la création de modèles 3D de conceptions architecturales à petite échelle. En médecine aussi : prothèses, prothèses dentaires et implants peuvent se créer maintenant tout en offrant une porosité et une précision bien meilleure, à l’aide de tomodensitométrie ou d’une IRM pour construire des pièces 3D personnalisées, au lieu de la taille unique standard offerte auparavant. Les chirurgiens peuvent également générer des modèles en 3D à partir de n’importe quel os ou organe d’un patient pour étudier la forme optimale de soin avant de penser aux bloc opératoire si coûteux. Dans d’autres contextes cliniques, les laboratoires universitaires étudient avec diligence l’utilisation de cellules humaines pour créer des impressions 3D d’organes humains pour les transplantations.
De toute évidence, il n’y a aucun doute, l’impression 3D est en train de redéfinir la portée du secteur manufacturier, mais que cela signifie-t-il vraiment pour nous, personnellement ? En termes simples, l’avenir ressemblera à quelque chose comme ceci : les imprimantes domestiques en 3D seront bientôt plus accessibles, ou bien des versions industrielles seront disponibles pour un usage public, de la même façon que nous allons aujourd’hui à une boutique de photocopie ou d’impression. Nous irons à ces magasins avec un fichier CAD ou équivalent et nous imprimerons tout ce que l’on voudra en 3D. Avec ces imprimantes domestiques en 3D, certains parents font déjà des sculptures en 3D des dessins réalisés par leurs enfants… pour la postérité… Et les fans prennent plaisir, avec fierté, à créer tout type de dessin, en particulier les modèles miniatures des choses comme reproductions en 3D.

L’industrie des pièces détachées souffrira également un changement radical. Le dilemme typique de ne pas pouvoir trouver de pièces de rechange pour des choses qui ne se fabriquent plus, ou de devoir attendre qu’une pièce arrive de l’autre bout du monde... ne sera plus un problème. Bientôt, on pourra télécharger les données nécessaires sur les sites Internet des fabricants, et imprimer en 3D ce dont on a besoin. Inévitablement, au fil du temps, cela ira des petites pièces individuelles à d’autres beaucoup plus grandes et plus ambitieuses.

La customisation, que nous avons mentionnée précédemment, est également sur le point de décoller. Déjà disponible à un certain niveau pour certains bijoux et voitures de design, elle devrait être largement disponible pour presque tout, avec l’impression en 3D. Les détaillants nous donneront accès à des images en ligne sur lesquelles nous serons invités à regarder et jouer avec les différentes options de modification (dans les limites de ce qui peut être fait en impression 3D) et ainsi personnaliser et adapter nos produits. En fait, certaines compagnies selectes offrent déjà ce service. On peut imaginer qu’un jour, nos produits personnalisés seront non seulement imprimés en 3D par le fabricant et expédiés, mais que nous pourrons aussi les télécharger pour les générer, confortablement chez nous, ou tout du moins, dans un magasin proche de chez nous...

Autant dire que l’étendue des possibilités qu’offre l’impression 3D est infinie. Maintenant que vous savez un peu plus de quoi il s’agit, nous vous invitons à accueillir avec enthousiasme les prédictions annoncées depuis les années 1990 par des pionniers originaux : que, au cours de la prochaine décennie, cette technologie transformera notre vie aussi radicalement que l’a fait Internet auparavant... Bienvenue au futur. •