L’impression en trois dimensions

Produire en trois dimensions avec un appareil robot.

Si pendant longtemps scientifiques et particuliers ont rêvé d’une machine capable de dupliquer et de fabriquer n’importe quel objet, ce fantasme est en train de devenir réalité. Cette technologie disruptive appelée impression 3D, est une technique de fabrication révolutionnaire qui est en train de remettre totalement en cause notre manière de produire et de consommer. Ce procédé jusqu’alors limité aux industriels sous la forme de grosses machines pour du prototypage rapide, s’apprête désormais à rentrer dans nos foyers avec des capacités de reproduction et de création quasi illimitées. Si l’imprimante 3D est sûrement l’innovation technologique de ce siècle, chacun s’interroge sur le fonctionnement de ce nouvel appareil et l’influence qu’il pourrait avoir sur notre quotidien. Nous allons tenter de clarifier ici ce sujet encore flou pour le plus grand nombre. Si vous souhaitez approfondir davantage la question, le menu du haut comporte plusieurs rubriques abordant ses différents aspects et la colonne de droite les principaux domaines concernés.

L’imprimante 3D, quand la fiction devient réalité

De la reprographie en relief.
A l’instar de sa fusée dans « On a marche sur la lune » qui à l’époque n’existait pas encore, Hergé le célèbre auteur de tintin, a aussi été visionnaire avec l’impression 3D. En effet début des années 70, le fameux professeur tournesol invente une étrange machine à dupliquer. Une sorte de photocopieuse i-tech capable de reproduire la copie conforme de n’importe quel objet en trois dimensions. Une invention qui pour les lecteurs de l’époque paraissait aussi futuriste et improbable qu’un four à micro-ondes et pourtant…

Aujourd’hui la fiction a laissé place à une technologie de pointe bien réelle et dont le procédé détonne tant il diffère de nos méthodes de fabrication actuelles. En effet cette technique totalement novatrice, consiste à superposer des couches de matières à partir des coordonnées transmises par un fichier 3D correspondant au modèle numérique 3D d’un objet. Cet appareil doit son nom au mécanisme utilisé qui est finalement assez proche d’une imprimante classique à papier. Si la machine est également dotée de buses, la différence se situe notamment au niveau du consommable. Ici pas d’encre mais des matériaux tels que des filaments plastiques, des résines ou encore des poudres métalliques superposés et agglomérés selon différents procédés. Une méthode innovante qui permet de donner du relief à ses idées et de matérialiser presque n’importe quelle pièce en quelques clics. De la coque d’iphone aux prothèses médicales, le champ d’application est extrêmement large…

L’impression 3D, la 3ème révolution industrielle ?

Cresilas société majeure dans l’impression 3D.
L’Objet 500 Connex3, la dernière née de Stratasys. Un modèle professionnel multicouleurs et multi-matériaux.

Si l’impression tridimensionnelle suscite autant d’intérêt et d’émulation, c’est pour sa capacité à changer radicalement notre manière de produire. Une méthode de fabrication qui pourrait bouleverser notre industrie à l’instar du fordisme ou du taylorisme. Ce procédé qui a fait son apparition dans les années 80 a acquis ses lettres de noblesse via le prototypage rapide. Un prototype est en fait la première version d’un produit, il permet de tester et de valider ses fonctions, ses capacités et sa productibilité. Il s’agit d’un modèle produit en très petite quantité et qui est susceptible de changer souvent de caractéristiques. De ce fait la fabrication d’un prototype comportent des coûts très élevés, la conception d’un moule étant très chère et les mauvaises surprises au démoulage n’étant pas rares. La fabrication additive et précisément la stéréolithographie ou le frittage laser souvent employés pour ce genre de pièces, sont des procédés qui permettent de réduire ces coûts jusqu’à 10.

Cette technologie de fabrication additive dont le principe consiste à superposer de la matière, s’oppose clairement aux techniques traditionnelles de fabrication qui consistent au contraire à soustraire de la matière (par fraisage, forage…) ou à la déformer (moulage). L’impression tridimensionnelle est capable de sortir une pièce d’un seul bloc en supprimant les étapes d’assemblage, d’outillage et la main d’oeuvre nombreuse. Par ailleurs imprimer en 3D nécessite de modéliser la pièce et cette modélisation permet justement de mieux visualiser et d’identifier d’éventuels défauts de conception. Bon nombre d’entreprises ont donc déjà adopté l’imprimante 3D pour économiser sur la conception de leurs modèles et accélérer les délais de production. Tous les secteurs sont concernés, aussi bien l’architecture, l’aéronautique, que la médecine ou la mode. On peut ainsi citer Renault, qui a usé de ce procédé pour le développement de sa Twizy ou encore Nike avec ses Vapor Carbon Elite.

Vers une production de masse ?

revolution

Depuis quelques années l’impression 3D a évolué. Avec l’expiration des brevets et la baisse de coût de ses machines, celle-ci s’est tournée vers la fabrication de biens de consommation. Aujourd’hui presque n’importe qui peut y accéder, aussi bien la petite entreprise que le particulier. Grâce à sa grande polyvalence il est possible de fabriquer un large éventail d’objets, allant du simple crochet à rideau aux prothèses orthopédiques. Ce nouvel appareil mi-imprimante mi-robot, est train de bouleverser notre manière de produire. Si avant il fallait s’équiper de plusieurs machines, une seule suffit aujourd’hui à produire une grande diversité d’objets sur des petites et moyennes séries. Une manière de réduire les coûts de production grâce au nombre réduit de machines et à l’assemblage qui s’en retrouve simplifié voir même inexistant.

chaine de fabrication

L’imprimante 3D remet totalement en cause le concept même de chaîne de production et de logistique. Avec elle il est possible de produire en flux hyper-tendu, réduisant ainsi le stockage + le transport et par conséquent les frais qui en découlent. Dans certains cas, la totalité de cette chaîne devient même obsolète. En effet les possesseurs d’imprimantes 3D n’ont qu’à modéliser leur pièce ou récupérer un fichier 3D pour fabriquer leurs propres objets, ils occultent ainsi tous les intermédiaires habituels. A l’avenir on pourrait donc très bien imaginer les industriels ne vendant plus leurs produits en grande surface, mais leurs fichiers numériques directement aux clients se passant ainsi de toute la logistique traditionnelle. Pour autant la technique en est encore à ses balbutiements pour ce type de production, seul l’avenir nous dira si elle saura s’adapter au marché de masse.

Des produits sur-mesure !

Arme en plastique.

L’énorme et indéniable avantage de cette technologie réside dans sa capacité de personnalisation. Elle permet en effet de produire des objets uniques très facilement et à moindre coût. Particuliers, ingénieurs ou encore designers ont désormais la possibilité de créer autrement grâce à la polyvalence et au niveau de créativité offert par ce procédé. Une interaction différente avec le consommateur est en train de se dessiner, le fabricant peut répondre et s’adapter plus facilement à ses demandes et à ses goûts. Aujourd’hui designers ou industriels ont la possibilité de proposer (comme cela se fait sur certaines plateformes) le fichier 3D d’un objet sur lequel le consommateur peut intervenir en y apportant ses propres modifications selon ses envies. Certaines plateformes de services en ligne telles que Sculpteo propose par exemple d’imprimer et de personnaliser votre coque de téléphone portable en y imprimant votre propre visage ou même le relief d’un paysage… Signe fort de ce potentiel de personnalisation, d’autres services proposent même d’imprimer votre propre figurine (voir photo), un mini-moi incroyablement fidèle à l’original.

A quel prix ?

Montant d'un appareil reprap.

Concernant le coût de ce concentré de technologie, il est de moins en mois prohibitif. Pour les imprimantes 3D personnelles, Makerbot et 3D Systems qui sont les deux fabricants leaders sur ce marché proposent des machines entre 1200€ et 3900€. Néanmoins de nouveaux modèles plus abordables commencent à faire leur apparition comme la Da Vinci 1.0 à 619 € sortie il y a quelques mois ou la M3D à 349 $ et la MOD-t à 249 $ qui seront bientôt commercialisées. Concernant le coût des imprimantes professionnelles, les prix sont extrêmement variables, de 5000 € environ jusqu’à 1 million d’euros pour les machines industrielles. A l’instar des écrans plats qui étaient prohibitifs il y a 10 ans, l’imprimante 3D comme de nombreuses technologies avant elles, devient donc de plus en plus accessible aussi bien en terme de coût que de fonctionnement. Vous l’aurez donc compris, nous sommes à l’aube d’une utilisation domestique. Qui sait, à l’avenir cette machine deviendra peut être aussi banale que nos robot ménagers ou nos ordinateurs. Du matériel i-tech désormais disponible et adapté au particulier pour la fabrication et la customisation de ses propres objets.

« L’ impression 3D a le potentiel de révolutionner la façon dont nous fabriquons presque tout »

Barack Obama – 12 février 2013

FacebookTwitterGoogle+