L'imprimante 3D est un équipement qui, au lieu d'imprimer sur du papier, imprime presque n'importe quoi en 3 dimensions. Voir une imprimante 3D en fonctionnement ressemble à une scène de film de science-fiction, mais c'est la pure réalité. Des voitures, des prothèses, des bijoux et de nombreux autres produits sont déjà fabriqués grâce à l'impression 3D. Il s'agit d'un marché qui, d'ici 2020, devrait générer plus de 20 milliards de dollars dans le monde et qui devrait transformer la façon dont nous produisons et consommons.
L'impression 3D a commencé très lentement, dans les années 80, mais avec l'avancée de la technologie, ce procédé est devenu plus efficace, plus simple et surtout moins coûteux.
Comment fonctionne cette technologie ? La première étape consiste en l'idée du projet que l'on souhaite créer ; un designer 3D produit ensuite le dessin de l'objet dans un logiciel 3D. Le logiciel génère un fichier numérique contenant les informations des 3 dimensions ; ce fichier est envoyé à l'imprimante, la machine chauffe et fait fondre la matière première, qui peut être du plastique, du métal ou d'autres matériaux, et imprime couche par couche. Au départ, chaque couche est presque en 2D, mais comme les couches se superposent, l'objet acquiert la troisième dimension. Le processus peut prendre des minutes ou même des heures.
Le grand public connaît peu ce sujet ; cependant, dans l'industrie, cette technologie est déjà largement répandue, car elle offre une grande rapidité dans la fabrication de prototypes. Un prototype qui aurait pu prendre jusqu'à un mois pour être prêt peut désormais être disponible en quelques heures. Il s'agit donc d'un outil important pour réduire le temps et le coût de production. Nous parlons de prototypes, mais tout indique qu'il ne faudra pas longtemps avant que des produits finis soient imprimés en 3 dimensions.
Le coût initial d'investissement pour ceux qui souhaitent « s'essayer » à ce domaine est en forte baisse. Il existe aujourd'hui des équipements d'impression 3D à partir de 1 000 dollars. Les imprimantes 3D industrielles, quant à elles, coûtent en moyenne 600 000 dollars.
Imprimante 3D Creality
Imprimante 3D FlashForge Finder
Imprimante 3D FlashForge Dreamer MX
Imprimante 3D Markerbot Replicator +
Impression 3D de maisons
Si l'on extrapole le terme impression 3D, nous pouvons y inclure la construction de maisons, comme c'est le cas de l'entreprise chinoise Zhuoda, qui construit des maisons en moins de 3 heures grâce à cette technologie.
Un autre système d'impression 3D de maisons est le Système Constructif Contour Crafting, développé par Behrokh Koshnevis, de l'Université de Californie du Sud. Au départ, l'objectif était l'impression à des fins industrielles ; cependant, il a été constaté que la technologie pouvait également être utilisée dans le secteur de la construction. Avec cette technique, il est possible de fabriquer la maison directement sur place ou d'imprimer les parties dans un entrepôt et de les assembler sur le site.
Imprimante 3D qui imprime du métal
HP a lancé une imprimante 3D qui imprime du métal. La technologie d'impression métal existe depuis un certain temps, mais avec davantage d'entreprises entrant en compétition sur le marché, la tendance est à la baisse des prix, à l'augmentation de la vitesse d'impression et à l'avancement des possibilités. Des turbines d'avion et des pièces de fusées ont déjà été imprimées, par exemple.
Avant l'impression métal, les pièces étaient fabriquées (et le sont encore dans de nombreuses industries) de la manière suivante :
1 – Usinées à partir de blocs métalliques qui pourraient constituer une pièce unique ; dans ce cas, la pièce sortirait déjà prête.
2 – Usinées à partir de blocs métalliques et soudées à d'autres pièces.
3 – Ou bien un moule en cire ou en résine était réalisé, placé dans une forme avec un matériau réfractaire (capable de supporter de hautes températures), puis mis au four ; après l'évaporation du matériau, du métal fondu était versé dans l'espace vide. La pièce était ensuite usinée et la finition était réalisée.
Avec l'avènement de l'impression 3D métal, toutes ces étapes sont éliminées ; l'objet sort prêt, terminé et, ce qu'il y a de mieux, aussi complexe soit-il, sans soudures, réduisant considérablement le temps de création et les points critiques les plus susceptibles de se fracturer. L'objet est imprimé simplement après que le projet 3D a été envoyé de l'ordinateur vers l'imprimante.
Stratasys
Le plus grand fabricant au monde est l'entreprise Stratasys, basée en Californie. L'entreprise opère sur ce marché depuis 20 ans et représente environ 20 % du chiffre d'affaires global du secteur.
Outre la fabrication de différentes machines d'impression 3D pour le commerce de détail, son activité principale consiste à offrir des services personnalisés à ses clients, qui sont de grandes entreprises des secteurs aérospatial, technologique, médical, automobile et du divertissement.
Avec une croissance annuelle de plus de 50 % et plus de 100 000 imprimantes 3D vendues, Stratasys dessert aussi bien les petites échelles d'impression de prototypes que les grandes lignes de production pouvant atteindre 10 000 objets 3D par projet.
Le prix de chaque pièce commence à 50 dollars et peut facilement atteindre des milliers de dollars.
Les petites entreprises commencent à utiliser l'impression 3D
Avec la baisse des prix des imprimantes 3D, certains passionnés et petites entreprises ont commencé à les utiliser. Les personnes peuvent développer presque n'importe quoi, à condition que cela ne nécessite pas beaucoup de précision, et les petites entreprises peuvent proposer ce service à d'autres entreprises qui n'ont pas l'intention d'investir ou de consacrer le temps de leurs employés à apprendre l'ensemble du processus.
Les personnes réalisent généralement des pièces en tant que hobby, et les petites entreprises prennent des commandes de pièces personnalisées, de prototypes et de maquettes. C'est le cas de Bolha, un studio qui opère depuis 2012, en alliant technologie et créativité à São Paulo.
Pour ceux qui savent utiliser la technologie, un hobby peut devenir une activité à petite échelle, comme c'est le cas de Buid Shop, une entreprise de Los Angeles spécialisée dans la fabrication de bijoux 3D qui gagne du terrain.
L'entreprise occupe un espace qui mélange une sorte de boutique et un laboratoire expérimental. Dans l'entreprise, vous apportez votre idée et repartez avec l'objet matérialisé. Le propriétaire travaille dans ce domaine depuis 7 ans et collectionne les machines, des plus anciennes aux plus récentes. Ces machines fonctionnent avec 5 techniques d'impression différentes, y compris celle la mieux adaptée à la fabrication de bijoux. Ces pièces peuvent recevoir des bains de métaux pour acquérir plus de sophistication et ajouter de la valeur au produit.
Il existe des sites proposant des objets 3D gratuits : il suffit de choisir, de télécharger le fichier et de l'envoyer à l'imprimante.
L'entrepreneur de São Paulo, Alberto Topgian Jr, a rapporté de France l'idée de créer des figurines miniaturisées de personnes grâce à l'impression 3D. Avec cette technique, il est possible d'acheter la miniature d'un artiste célèbre, par exemple, ou de créer la sienne.
Cela fonctionne de la manière suivante : la personne passe par un scanner qui obtient l'image numérisée en 3D, le logiciel génère un fichier compatible avec l'imprimante et celle-ci matérialise la personne en miniature. Comme il n'est pas encore possible d'imprimer en couleurs, après la finition, l'objet est peint.
L'investissement initial a été de 1,5 million de reais et les produits et services sont proposés dans un kiosque au centre commercial Ibirapuera.
Une miniature commence à 150 reais et peut dépasser 700. Plus la figurine est grande, plus le prix est élevé. Ils produisent environ 200 à 250 miniatures par mois et génèrent un chiffre d'affaires d'environ R$ 60.000.
L'entrepreneur envisage de transformer l'activité en franchise, car il reçoit de nombreuses commandes d'autres États.
Impression 3D d'organes
Des scientifiques israéliens ont utilisé des cellules graisseuses d'un patient, d'abord transformées en cellules souches, puis modifiées pour donner naissance à des tissus cardiaques et des vaisseaux sanguins. La prochaine étape de l'étude consiste à faire communiquer les cellules afin qu'il soit possible de pomper le sang. Ce modèle est le premier produit artificiellement avec des tissus humains dans le monde et est encore expérimental, mais à l'avenir, l'intention est que les imprimantes produisent des cœurs aptes aux transplantations.
Les avantages sont considérables. L'organe sera imprimé à la taille la plus adaptée au patient, avec les cellules du patient, éliminant ainsi le risque de rejet. Dans 10 ans, les imprimantes d'organes devraient être présentes dans les hôpitaux du monde entier.
Au Brésil, des chercheurs de l'Institut du Cœur ont testé une technique similaire pour créer des vaisseaux sanguins artificiels dans l'intention de produire des muscles cardiaques, mais l'utilisation la plus courante de l'impression 3D dans le domaine de la santé est la fabrication de prothèses sur mesure, qui remplacent des os, par exemple.
À São Paulo, il existe un laboratoire qui a trouvé une autre utilité pour la technologie : ils impriment une pièce en 3D obtenue par tomographie et qui reproduit l'os du patient avec tous ses défauts. De cette façon, il est possible de réaliser la planification chirurgicale avec plus de précision, en sélectionnant les plaques les plus appropriées pour le cas, la taille des vis, etc. Le chirurgien ou le résident peut s'entraîner sur la pièce avant l'opération et aborder la chirurgie avec beaucoup plus d'informations, ce qui réduit considérablement la probabilité de complications.
À l'Universidade Federal do ABC, les chercheurs ont utilisé l'imprimante 3D pour créer des modèles de seins en silicone destinés aux patientes ayant subi une mastectomie, à utiliser comme rembourrages dans le soutien-gorge. Ils scannent le sein sain, le symétrisent dans le logiciel et envoient le modèle 3D à l'imprimante. Dans le cas des patientes ayant perdu les 2 seins, il faut trouver un modèle plus adapté au biotype de la patiente.
La plus grande imprimante 3D du monde
L'Université du Maine, aux États-Unis, vient d'établir 3 records mondiaux en une seule fois. À l'aide de la plus grande imprimante 3D du monde, une équipe d'ingénieurs de l'université a construit le plus grand bateau imprimé au monde ; l'exploit a été réalisé en 3 jours et a été entièrement enregistré en vidéo.
Les records enregistrés et validés par les officiels du Guinness World Records étaient :
1 – La plus grande imprimante 3D du monde.
2 – Le plus grand bateau jamais produit par une imprimante 3D.
3 – Le plus grand objet solide imprimé par une imprimante.
Le bateau, qui a reçu le nom de 3Dirigo, mesure 7,6 mètres de long et pèse un peu plus de 2 tonnes.
L'Université du Maine a déclaré que le 3Dirigo n'est pas le plus grand objet pouvant être imprimé par l'équipement. L'équipe dispose déjà de nombreuses idées d'objets qui devraient être imprimés prochainement. Parmi les prochains projets figure un partenariat avec l'armée des États-Unis pour le développement de systèmes d'abris pour les soldats pouvant être montés rapidement.
Des imprimantes très spéciales impriment déjà des turbines d'avion, réduisant considérablement le nombre de composants de la pièce.
Il existe même des imprimantes qui impriment une grande partie de leurs propres pièces.
À quoi assistons-nous en cette ère ? Des machines qui impriment leurs propres pièces, l'impression d'organes, des maisons construites par des robots.
Sommes-nous sur le point d'assister à une nouvelle révolution industrielle ?
Conversation avec l'IA sur l'impression 3D
Parlant de révolution, je vais désormais engager une conversation avec l'intelligence artificielle dans certains articles sur le sujet abordé. Je lui ai demandé ce qu'est l'impression 3D. Et voici sa réponse :
IA: “L'utilisation des imprimantes 3D a également amené davantage de femmes sur le marché du travail. Avec plus de personnes possédant et imprimant leurs propres produits imprimés en 3D, elles ont également créé une demande sur le marché pour des produits de mode accessibles.”
Humain : Je n'ai pas compris pourquoi elle a dit que l'impression 3D a amené davantage de femmes sur le marché du travail.
IA: “Le marché s'attend également à une augmentation de l'utilisation de l'impression 3D en médecine.”
Humain : Je suis d'accord.
IA: “Aujourd'hui, de nombreux modèles 3D peuvent être vus dans les rues, les magasins et les lieux de travail.”
Humain : Je suis d'accord.
IA: “Bien que vous puissiez déjà voir l'impression 3D sur le marché, il existe peu de startups de soins de santé qui travaillent déjà sur ce marché. Et, comme nous l'avons appris, la croissance de ce secteur devrait atteindre 200 milliards de dollars d'ici 2020.
Humain : Ce n'est pas exact. Selon ce site, le secteur représentera de 15 à 17 % d'un total de 17,2 milliards de dollars en 2020.
IA: “Ces produits imprimés en 3D ne sont que le début de ce à quoi nous pouvons nous attendre en tant que marché de l'impression 3D.”
Humain : Je suis d'accord.