Les imprimantes 3D : technologie de rupture ou gadget de geek ?
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Selon les scientifiques et les journalistes, l’impression 3D serait la troisième révolution industrielle, bouleversant notre société comme les frères Wright, pionniers américains de l’aviation, ont transformé notre manière de voyager. Pour autant, malgré les prix décroissants de ces machines, rares sont les personnes à avoir déjà imprimé un objet en 3D. Alors, les imprimantes 3D, technologie de rupture ou gadget de geeks ?

Dans les années 1960, l’auteur de 2001: l’Odyssée de l’espace, Arthur C. Clarke invente le Replicator, une « machine à répliquer à l’infini ». Et les fans d’Hergé se rappelleront la fameuse photocopieuse 3D inventée par le professeur Tournesol, convoitée par le méchant Rastapopoulos afin de reproduire des œuvres d’art volées.

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Qu’est-ce que l’impression 3D ?

Sur le principe, ce n’est pas compliqué : l’impression 3D est un procédé de fabrication additive, c’est- à-dire par ajouts de couches fines de matière, jusqu’à obtenir l’objet désiré. Elle se différencie des techniques de fabrication traditionnelles telles que l’usinage – la fabrication d’une pièce par retrait de matière – ou encore le moulage. La fiction devient réalité dans les années 80, pour résoudre les limites des procédés de fabrication classique et accélérer la production de prototypes. Si la première imprimante 3D fonctionnelle est attribuée aux Français Alain Le Méhauté, Olivier De Witte et Jean-Claude André de la Compagnie Industrielle des Lasers CILAS-Alcatel (cachet du brevet faisant foi), leur concurrent américain Chuck Hull en récupère la paternité lorsque l’entreprise abandonne le brevet pour cause de réduction budgétaire. Hull rafle ainsi l’intégralité du marché en devenir : trente ans après, l’entreprise qu’il a fondée, 3D Systems, affiche un chiffre d’affaires de cinq cents millions de dollars.

Face à cet engouement naissant, les chercheurs du monde entier se mobilisent. Après la première technique d’impression 3D inventée par Hull, consistant à solidifier un liquide photo-sensible par le biais d’un rayon laser ultraviolet, d’autres pro- cédés émergent. Développé au MIT à la fin des années 90, le procédé 3DP est assez similaire à la technique employée pour les imprimantes à jet d’encre : de fines gouttes de glue colorées sont projetées sur une surface de poudre, jusqu’à obtention de l’objet final. Et enfin, technique la plus répandue pour les imprimantes 3D personnelles, l’impression par dépôt de matière ou Fused deposition modeling qui consiste à déposer couche par couche un fil de matière thermoplastique fondue grâce à une tête d’extrusion qui se déplace. Si de nombreuses autres techniques existent dans l’industrie, la diversification des usages passe principalement par l’utilisation de nouveaux matériaux : au plastique s’ajoutent le plâtre, les céramiques, les métaux, les matières organiques (cire, tissus, cellules) et bien d’autres.

L’aube d’une révolution ?

Estimé à plus de trois milliards d’euros en 2014, le marché de la fabrication additive pèsera 8,5 milliards d’euros en 2020 selon une étude Xerfi – une croissance de 20 % par an. Mais si la technique d’impression 3D date de plus de 20 ans, l’usage industriel est encore récent, et le marché en démarrage. L’usage industriel de l’impression 3D a permis de s’affranchir d’un certain nombre de contraintes vis-à-vis des techniques de fabrication classiques : rapidité de production de petites séries, légèreté et résistance des pièces, complexité illimitée, personnalisation des produits à coûts abordables. Critère écologique non négligeable, l’impression 3D permet de réduire les cycles de production et d’envisager une fabrication plus respectueuse de l’environnement grâce à une réduction de la chaîne logistique. Elle garantit également l’absence de perte de matière : l’exacte quantité de matériau requise est utilisée, contrairement aux techniques d’usinage, pouvant parfois gâcher jusqu’à 90 % de la matière brute en copeaux. Cependant, pour des productions de masse, elle reste encore trop coûteuse et inadaptée pour l’instant.

Personnaliser en masse

L’impression 3D ouvre la voie à la production à la demande et la « personnalisation de masse ». Et si des progrès restent à faire concernant les temps de fabrication et le degré de précision des machines, tous les domaines sont amenés à être transformés par l’impression 3D. Dans l’aéronautique, les imprimantes 3D permettent la création de pièces de moteur spécifiques produites en faible quantité, ou encore la fabrication de pièces sans soudure. L’imprimante 3D inventée par la société Made In Space pour le compte de la Nasa, capable d’imprimer sans pesanteur, a pu recréer pour la Station spatiale internationale une manivelle indispensable à son fonctionnement. Dans l’industrie automobile, si celle-ci ne remplace pas les chaînes de production traditionnelles, elle permet tout de même de faire du « just in time » pour certaines pièces.

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Les avancées les plus prometteuses de l’impression additive concernent les industries médicale et dentaire: prothèses médicales, appareils auditifs, dentiers, couronnes, et toute autre pièce personnalisée requérant une finition parfaite.

Le groupe Gorgé et sa filiale Prodways fabriquent en France des imprimantes 3D à usage médical. «L’impression 3D est au cœur de la nouvelle révolution industrielle du XXIe siècle, affirme Raphaël Gorgé, PDG du groupe. Nous souhaitons jouer un rôle important en accompagnant l’émergence d’une filière d’excellence en Europe». Outre-Atlantique, les équipes médicales s’activent elles aussi. Un bébé de quelques mois atteint de trachéobronchomalicie, une faiblesse des cartilages bronchiques bloquant sa respira- tion, a ainsi pu être sauvé grâce à l’impression d’une prothèse biorésorbable sur mesure.

Plus discrète, la joaillerie a elle aussi peu à peu modifié ses processus de production. « Tous les bijoutiers de la place Vendôme utilisent l’impression 3D » estime Raphaël Gorgé, pour le prototypage de bijoux, voire même pour la conception. Les bijouteries Gemmyo en France, ou encore Endswell aux États-Unis, ont opté pour ce modèle, offrant ainsi des bijoux à des prix défiant toute concurrence.

L’impression 3D à portée de main 

L’usage des imprimantes 3D est longtemps resté cantonné aux entreprises, prêtes à payer quelques dizaines de milliers d’euros l’unité, mais détenir sa propre imprimante 3D est désormais possible ! Leur prix ayant fortement diminué ces dernières années, on peut désormais jouer à l’apprenti ingénieur-designer pour une centaine d’euros, à condition de ne pas être trop tatillon sur la qualité des finitions. Les imprimantes 3D fleurissent sur Kickstarter, la plateforme de financement participatif de projets qui drague les plus geeks d’entre nous. L’institut d’analyse Gartner estime les ventes mondiales d’imprimantes 3D multipliées par deux en 2015 par rapport à 2014, une croissance que bien des pays Européens envieraient. Si les plus optimistes prédisent un taux d’équipement des ménages de près de 70 % à l’horizon 2020-2025, nous en sommes encore loin, et certains restent sceptiques à l’idée de posséder sa propre imprimante :

« Avoir une imprimante 3D chez soi ressemble fortement à l’achat d’une sorbetière, avoue Raphaël Gorgé. Après l’avoir essayée deux ou trois fois, on la range au fond d’un placard et on ne la sort plus».

En effet, la marche d’apprentissage pour être capable de réussir un objet peut rebuter les plus assidus, et l’avantage qu’on en tire reste peu différenciant. Selon Benjamin Lavergne, co-auteur du livre L’Imprimante 3D, une révolution en marche, les applications actuelles restent trop limitées. Au-delà de l’impression d’une coque d’iPhone personnalisée, «le marché est encore en attente d’une killer-application, pour déclencher une adoption massive de l’im- primante 3D personnelle ». Alors si vous ne souhaitez pas investir tout de suite, plusieurs options existent pour vous permettre de créer vos propres objets sans passer par un prestataire de service: des imprimantes sont mises à disposition dans certains bureaux de poste et supermarchés Auchan. Et l’option la plus en vogue à votre disposition : le fab lab !

Les fab lab, terres d’innovations

Si vous êtes un lecteur assidu de Silex ID, vous connaissez sans aucun doute ces lieux de création collaborative que sont les fab labs. Espaces culturels et multimédia augmentés, ils accueillent des designers, bricoleurs et artistes en tout genre et mettent à disposition toutes sortes de machines de fabrication numérique, ainsi qu’un réseau permettant de s’échanger des fichiers dans le monde entier. Mais si le principe même du fab lab réside en la création d’un lieu favorisant l’innovation, son utilisation reste encore limitée à quelques designers autodidactes ou ingénieurs simulation, à l’image de l’imprimante 3D juste- ment, présente dans tout fab lab digne de ce nom. Alors, les fab labs, phénomène de mode ou espace culturel 2.0?

impression3DPetit tour au Maker/Seine pour en savoir plus : situé au cœur du Marais à Paris, ce fab lab/art lab accueille artistes, professionnels et amateurs souhaitant expérimenter, apprendre ou fabriquer par eux-mêmes tous types d’objets produits numériquement. Imprimante 3D, scanner 3D et découpe laser professionnels sont mis à disposition du public parisien, afin d’initier le plus grand nombre. Maker/Seine expose également les travaux d’artistes utilisant la CAO (Conception assistée par ordinateur), comme la série réalisée par l’artiste Badmarvel. La maîtrise de ces imprimantes 3D reste encore dans les mains de quelques (trop rares) designers et artistes 3D, mais heureusement, l’équipe organise régulièrement des ateliers de découverte ouverts au public. Au-delà de l’aspect artistique, l’expérience est collective, économique et sociale. Les imprimantes 3D disponibles dans ces lieux nous permettent de mieux comprendre les objets qui nous entourent, de nous les réapproprier. Au lieu de jeter une tasse cassée, vous « n’aurez qu’à » la récréer en 3D. La compétence initialement détenue par les industriels est désormais à portée de main !

Coût marginal et contrefaçon 

Si l’on analyse l’impact que peut avoir l’impression 3D sur nos sociétés, on constate qu’elle pourra, à terme, transformer intégralement nos modes de production et de consommation, et créer ce que Jeremy Rifkin appelle le «coût marginal zéro» dans son livre de même nom. L’économiste et essayiste américain prône une nouvelle forme d’organisation sociale, fondée sur l’intérêt de la communauté plutôt que sur la seule satisfaction des désirs individuels, et rendue possible par la troisième révolution industrielle dans laquelle Internet nous a fait entrer. Selon Rifkin, le coût marginal – coût de production d’un objet ou d’un service additionnel une fois les coûts fixes de création et de première production absorbés – s’est drastiquement réduit ces dernières années, et la généralisation des imprimantes 3D nous amène un pas plus loin. Dans une société imaginaire 100 % équipée d’imprimantes 3D, nul n’aurait besoin de se déplacer en magasin pour acheter un produit : nous n’aurions qu’à acheter le fichier 3D au fabricant et l’imprimer directement chez nous. Une théorie fascinante, même si nous en sommes encore assez loin pour l’instant.impression3Dvoiture

Et l’impression 3D ouvre aussi la voie à la contrefaçon: avec le développement des scanners 3D, il devient impression3Dvoitureextrêmement facile de copier un objet et de le reproduire à l’infini. De nombreuses questions, déjà mises en évidence lors des débats de la loi HADOPI, se posent : faut-il mettre au point des mesures empêchant la copie des objets protégés par les droits de propriété intellectuelle ? L’exception pour copie privée s’applique-t-elle à la copie d’objets physiques? La notion d’«œuvre» telle qu’on la trouve en France dans le code de la propriété intellectuelle s’applique-t-elle aux objets ? D’autant plus que la généralisation des imprimantes 3D coïncide avec le mouvement d’Open Innovation. Depuis 2012, The Pirate Bay, l’un des plus gros sites web de référencement de fichiers BitTorrent a ouvert une section «Physibles» pour permettre le partage de fichiers destinés à l’impression 3D. Les fichiers disponibles en open source peuvent ainsi être modifiés, améliorés et personnalisés librement: c’est l’avènement de l’innovation participative grand public. Pour protéger la propriété intellectuelle en matière d’impression 3D, des chercheurs allemands de l’Hasso-Plattner-Institut ont mis au point un procédé original : un système capable de reproduire un objet à distance, pendant que l’original est détruit ailleurs. Un étrange procédé qui permettrait de vendre un objet à distance en le « téléportant » pour s’assurer qu’il ne reste qu’un seul et unique exemplaire. Mais si cette méthode est adaptée dans le cas d’une œuvre d’art unique, le problème reste intact pour une production de masse. L’expansion de l’impression 3D domestique oblige une prise de conscience et un changement de paradigme pour accompagner l’innovation dans un cadre juridique et technique approprié si nous voulons éviter un développement effréné de la contrefaçon.

De l’impression d’aliments à celle d’organes 

Nous ne serons pas aussi ambitieux que John Elfreth Watkins Jr., cet ingénieur américain qui en 1900 partagea dans le supplément féminin du Saturday Evening Post, un article intitulé Ce qui pourrait arriver dans les cent prochaines années, regroupant un certain nombre de prédictions qui se sont effectivement réalisées, comme le TGV ou la télévision. Mais les champs d’application qui nous paraissent les plus prometteurs sont la bio-impression et l’impression culinaire. Comme dans Le Cinquième Élément, notre envie de voir nos repas se matérialiser sous nos yeux à partir d’une simple gélule est sur le point de se voir satisfaite. De nombreux aliments sont déjà imprimables, tant qu’ils peuvent être réduits en matière première assez fine pour être travaillée: chocolat, farine, sucre… Mais ce n’est pas tout! L’imprimante F3D inventée par un groupe d’ingénieurs de l’Imperial College de Londres vous imprime et cuit une pizza à l’aide d’ingrédients frais. Bref, les possibilités de l’impression alimentaire semblent infinies. Dans le domaine médical, les premiers tests d’impression de cellules vivantes sont concluants. Fabien Guillemot, chercheur de l’Inserm, a créé une société spécialisée dans la fabrication de tissus par bio-impression, Poietis. Le procédé consiste à empiler couche par couche et de façon ordonnée des cellules vivantes contenues dans du liquide à l’aide d’un laser. «À plus long terme, disons dix ans, nous visons le marché clinique avec la greffe chirurgicale», affirme Fabien Guillemot. Et à quand la bio-impression d’organes? Une chose est sûre, l’impression 3D n’a pas fini de nous surprendre !

 

 

Claire-Émilie Lecocq 

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