L’impression 3D également appelée fabrication additive ou fabrication numérique directe, permet de fabriquer un objet en créant un objet numérique. Quelles sont les nouvelles perspectives de cette technologie et quelles sont les innovations parues dans le domaine ces dernières années ?
Les perspectives de l'impression 3D
L'impression 3D à déjà fait beaucoup de progrès, mais il reste des domaines à explorer.
L'état des lieux
Aujourd'hui, il n'existe quasiment plus de limites dans l’impression 3D, ni dans la taille des objets à reproduire, ni dans les matériaux utilisés. Il est bien loin, le temps où les imprimantes 3D ne pouvaient imprimer que quelques petits objets du quotidien, comme des coques de téléphones portables ou des mugs de mauvaise qualité.
Qualité, rapidité, diversité : les impressions 3D permettent maintenant de réaliser des pièces de tout genre et de toute forme dans tous les secteurs imaginables. Il est également possible d'utiliser les matériaux les plus divers pour fabriquer presque tout ce que l'on souhaite. Ce sont l'inox, le plastique dur ou mou, le verre fondu, le métal, le béton, les éco matériaux comme les poudres de bois, de roche.
Sans oublier les cellules vivantes comme la peau humaine ou les organes, composites à base de quasi-cristaux.
Les domaines à explorer
Il existe aussi des domaines dans lesquels les imprimantes 3D de pointe pourront intervenir, à l'avenir. Elles pourront effectuer :
- la construction d'une base lunaire ;
- un prototype de cœur entier imprimé en 3D ;
- la production d'os artificiels pour transplantation ;
- la construction d'une maison en quelques heures ;
- des gouttelettes de matières visqueuses imprimées grâce à des ondes sonores.
- la reproduction de crânes de blessés pour une reconstruction faciale partielle ou totale.
Il y a aussi les prothèses sur-mesure et les médicaments personnalisés.
L'utilisation de la technique dans les secteurs automobile et aérospatial
Ici, abordons l'utilité de l'impression 3D et la réussite des recherches scientifiques sur cette technologie.
L'utilité de l'impression 3D
L'impression 3D est utilisée pour fabriquer des pièces complexes pour les industries électronique, automobile et aéronautique. De grands constructeurs d’automobiles tels que GM, Jaguar, Land Rover et Audi fabriquent depuis des années des pièces d’automobiles en faisant appel à l’impression 3D.
Les leaders du secteur aéronautique que sont Airbus et Boeing y ont recours pour améliorer la performance de leurs avions et réduire les coûts de maintenance et de combustible. Boeing utilise l’impression 3D pour produire des circuits de régulation thermique pour son modèle 787.
La réussite des recherches scientifiques
Les circuits de régulation thermique exigent généralement la production et l’assemblage d’une vingtaine de pièces différentes, mais ils peuvent être réalisés en une seule pièce par impression 3D. La fabrication additive par couches est vraiment une technique novatrice qui peut révolutionner le domaine au cours du XXIe siècle. Elle peut être utilisée pour une grande variété de matériaux, des métaux aux plastiques et permet d’obtenir une production plus rapide et plus efficace.
Elle utilise moins de matières premières et permet de fabriquer des parties plus légères, plus complexes et plus résistantes. Par exemple, les composants d’avion réalisés par impression 3D sont 65 % plus légers, mais tout aussi résistants que les pièces usinées traditionnelles. Ce qui permet de réaliser des économies considérables et de réduire de façon significative les émissions de carbone.
Pour chaque kilogramme en moins, les compagnies aériennes économisent environ 35 000 dollars en combustible pour la durée de vie d’un avion. Les concepteurs d’avions ont déjà prévu de réaliser la totalité d’un avion par impression 3D d'ici à 2050. À cet effet, Airbus s’est récemment associé à une compagnie aérienne sud-africaine.
Par ailleurs, bien que coûteux, le titane est léger, résistant et durable et convient parfaitement à la construction d’avions. Dans la fabrication traditionnelle, il use fortement les machines-outils, car il durcit une fois qu'il est coupé. Ces problèmes disparaissent dans un environnement d’impression 3D.
L’impression 3D dans l’espace
Il s'agit des expériences de la NASA et des progrès mécaniques.
Les expériences de la NASA
Les ingénieurs de la NASA produisent des pièces par impression 3D, pour le système de lancement spatial de l’agence américaine. Elles sont structurellement plus solides et plus fiables que les pièces réalisées de façon conventionnelle. Le Mars Rover comprend quelque 70 pièces fabriquées sur-mesure par impression 3D.
Les progrès mécaniques
Les scientifiques étudient également la possibilité d’utiliser des imprimantes 3D dans la station spatiale internationale pour fabriquer des pièces détachées sur place. Ce qui autrefois relevait de la science-fiction est maintenant devenu réalité.
Applications en médecine
Il faut aborder les progrès et les résultats de l'impression 3D en médecine.
Les progrès
La médecine est peut-être un des domaines d’application les plus intéressants. L’impression 3D ne sert pas seulement à produire des prothèses et des appareils auditifs. Elle est aussi utilisée pour traiter des maladies difficiles et faire avancer la recherche médicale, y compris dans le domaine de la médecine régénérative. Dans ce domaine, les progrès sont rapides et impressionnants.
Les résultats
En 2002, des chirurgiens de l’hôpital pour enfants Mattel de Los Angeles ont utilisé des modèles réalisés par impression 3D pour planifier une intervention chirurgicale complexe. Elle était destinée à séparer les siamoises guatémaltèques Maria Teresa et Maria de Jesús Quiej-Alvarez. Grâce à ces modèles, l’opération a duré 22 heures au lieu des 97 heures normalement prévues pour ce genre de procédure.
En 2011, des chirurgiens de l’hôpital universitaire de Gand (Belgique) ont effectué une des transplantations faciales les plus complexes en faisant très largement appel à l’impression 3D pour planifier et réaliser l’opération. Des modèles anatomiques et des guides adaptés au patient ont été réalisés par impression 3D afin d’être utilisés avant et durant l’opération.
En février 2012, au moyen d’une imprimante 3D, les médecins et les ingénieurs de l’Université de Hasselt ont effectué la première transplantation réussie d’une mâchoire artificielle sur une femme de 83 ans souffrant d’une maladie chronique des os. “Vous pouvez construire des pièces qu’il est impossible de créer au moyen d’une autre technique”, note Ruben Wauthle, ingénieur en applications médicales chez Layerwise, dans un reportage de la BBC. Layerwise est la société qui a construit l’implant.
