L'impression 3D, entre fiction et réalité

De gauche à droite : une prothèse de main, une robe, une reproduction de squelette et un immeuble, le tout fabriquer avec l'impression 3D.
De gauche à droite : une prothèse de main, une robe, une reproduction de squelette et un immeuble, le tout fabriquer avec l'impression 3D.
© TV5MONDE

En France, un enfant de six ans vient de bénéficier d’une prothèse de main fabriquée par une imprimante 3D. Une première dans le pays. Cette technologie unique se développe de plus en plus et des objets du quotidien, médicaux et industriels sont désormais créés en quelques clics. Fiction ou réalité ? Eléments de réponse.

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"Imprimer" des objets que l’on pensait impossibles à confectionner, produire rapidement et à moindre coût ou encore personnaliser un objet du quotidien… voilà ce que propose la fabrication additive, plus communément appelée l’impression 3D.

Si le procédé existe depuis les années 1980, notamment dans le secteur de l’industrie et du prototypage, il fait réellement parlé de lui depuis quelques années seulement. « Si aujourd’hui on en parle beaucoup, c’est parce que certains brevets sont tombés dans le domaine public il y a une dizaine d’années », assure Alain Bernard, vice-président de l’Association de Prototypage rapide (AFPR) et co-auteur du livre Fabrication additive : du prototypage rapide à l’impression 3D (éditions Dunod). Pour Alexandre Martel, fondateur du site d’informations 3Dnatives, « si l’on parle de démocratisation au sens large, où d’un coup la technologie a été diffusée au plus grand nombre, cela date d’il y a trois ans. (…) Une chose est sûre, ça n’a jamais été aussi simple de créer et de fabriquer un objet pour des gens qui n’y connaissent rien à la technique ».

Les particuliers utilisent généralement de petites machines, d’une valeur qui varie entre 300 et 4500 euros. Que peuvent-il créer avec ? Des jouets, des objets artistiques, des ustensiles, des bijoux, certaines prothèses, et même des instruments de musiques ! Et tout cela, en plastique. Alors le procédé séduit de plus en plus et cela se traduit par les chiffres.

Au premier trimestre 2015, les expéditions mondiales d’imprimantes 3D personnelles (les modèles en-dessous de 4 500 euros), ont progressé de 24%, selon une étude du cabinet britannique Context, spécialisé dans les analyses économiques dans le secteur high-tech. D’après les experts, cette évolution des ventes correspondrait à une croissance de 114% par rapport au premier trimestre 2014. Toujours selon l’étude, le marché américain reste le premier vendeur mondial d’imprimantes 3D, suivi par l’Europe de l’Ouest.
 

Comment ça fonctionne ?

1 - Définition d'un modèle numérique. L'objet est au stade du fichier numérique.
2- Ensuite ce modèle est découpé en tranches puis envoyé à l'imprimante 3D
3 - L'imprimante superpose des couches de matières (souvent du plastique) et fabrique l'objet d'un seul tenant. (Voir la vidéo ci-dessous)

© UFC-Que choisir


Au service de la médecine

L’impression 3D est une petite révolution pour le domaine médical. Prothèses, implants dentaires, moules pour gouttières dentaires… les utilisations sont diverses. L’avantage est qu’avec cette technique, les objets sont directement réalisés à partir de fichiers numériques précis et donc parfaitement adaptés à chaque patient. En France, la société Kreos, spécialisée dans les systèmes 3D a développé une chaîne complète de fabrication numérique de prothèses dentaires. Concrètement, comment cela fonctionne ? Le dentiste scanne les dents du patients puis envoie le fichier numérique à l’imprimante. Celle-ci est donc en mesure de créer physiquement la prothèse en quelques heures.

Aux Etats-Unis, la fabrication additive est déjà bien développée dans le domaine de la médecine. Tellement bien que, pour la première fois, l’Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux (FDA) a autorisé la commercialisation de médicaments "imprimés" en 3D, a indiqué le laboratoire américain Aprecia, le 3 août dernier. Le Spritam, un médicament contre les crises d’épilepsie devrait donc voir le jour à partir du premier trimestre 2016. Il est déjà commercialisé mais sous d’autres formes.

L’impression 3D se développe également en chirurgie avec des reconstructions de trachée, de parties de crâne.  Dans le monde, des chirurgiens ont déjà implanté des stents (tubes métalliques) fabriqués par impression 3D pour maintenir une artère ouverte, ainsi que des parties de crâne en titane, un matériau biocompatible. Cependant, « à ce stade, on n’est pas en mesure d’implanter en pratique courante des articulations porteuses entières 3D, bien que cela soit séduisant », a déclaré à l’AFP le Professeur Charles Msika de la société française de chirurgie orthopédique et traumatologique (sofcot).

La reconstruction faciale peut aussi recourir à l’imprimante 3D pour des segments du visage dont les os ont été brisés, ou pour fabriquer une mâchoire artificielle en titane. Il y a quatre ans, une patiente néerlandaise de 83 ans en a bénéficié.  La fabrication additive a notamment permis de sauver trois nourrissons américains atteints d’une faiblesse grave des voies respiratoires qui les menaçaient d’étouffement à répétition et leur offrait peu de chances de survie. « Ces cas représentent une percée car nous avons pu pour la première fois utiliser l’impression 3D pour concevoir et fabriquer sur mesure une attelle (sorte de tube) cousue autour de la trachée défaillante permettant de restaurer la respiration normale des trois bébés », a expliqué le Dr Glenn Grenn, professeur de pédiatrie à l’Hôpital des enfants de l’université du Michigan.

Mais pour le moment, l’impression 3D d’un organe complexe comme le coeur reste du domaine de la fiction…

Faith Lennox, une américaine de 7 ans, vient de recevoir une prothèse de main fabriquée avec une imprimante 3D, le 31 mars 2015, à Los Alimitos, en Californie.
Faith Lennox, une américaine de 7 ans, vient de recevoir une prothèse de main fabriquée avec une imprimante 3D, le 31 mars 2015, à Los Alimitos, en Californie.

Révolution industrielle

Le secteur industriel n’est pas novice dans le domaine de la fabrication additive. En effet, depuis de nombreuses années déjà, cette technologie est utilisée pour créer des prototypes : pièces de voitures, d’avions, outillage… Mais désormais, les grands industriels se mettent à réaliser des pièces finies, car certains matériaux utilisés par les imprimantes 3D ont été certifiés par les autorités compétentes.

Grâce à cette technologie, les entreprises peuvent réaliser des pièces plus complexes qu’avant pour un prix plus intéressant. « Ils fabriquent même des pièces qu’ils n’auraient pas pu fabriquer avant, car c’était physiquement impossible, assure Alexandre Martel. Par exemple, avant, pour confectionner une pièce avec un coffrage, il fallait la couper en deux et mettre le mécanisme à l’intérieur. Aujourd’hui, l’imprimante 3D va fabriquer ce qu’il y a à l’intérieur puis créer les couches du coffrage, tout ça en un seul tenant ».

Cependant, la fabrication additive ne remplace pas la traditionnelle production en série. "Avec une même imprimante 3D, vous allez pouvoir faire plusieurs objets différents à la suite, explique Alexandre Martel. Mais dès qu’il s’agit de faire plusieurs fois le même objet mieux vaut garder les méthodes traditionnelles comme l’injection plastique par exemple. Car c’est un outils qui a été créé pour fabriquer plein de pièces identiques grâce à un moule, au prix le plus bas".

En Chine, l’entreprise WinSun, elle, a fait le pari de construire des maisons en impression 3D ! Une première. Ces logements low-cost ont été fabriqués grâce à des imprimantes géantes, en moins de 24h. Et tous les matériaux utilisés proviennent de matériaux de construction ou industriels recyclés. Et pour aller toujours plus loin, WinSun a également construit un immeuble de cinq étages ainsi qu’une villa de 1 000 m2 dans le parc industriel de Suzhou, dans l’est du pays.

Un enfant regarde une imprimante 3D en fonctionnement.
Un enfant regarde une imprimante 3D en fonctionnement.
© Thinkstock

Créativité sans limites

« L’idée avec une imprimante 3D, c’est de faire du sur-mesure », souligne Alexandre Martel. Et ça, les acteurs de la mode l’ont bien compris. La styliste néerlandaise  Iris Van Herpen, s’est lancée dans la création de collections de haute couture en impression 3D. « La 3D me permet de faire des choses irréalisables à la main », confiait-elle, en février 2015, au magazine Le Figaro Madame. Et cela donne des vêtements avant-gardistes, de forme étrange, comme figés sur les mannequins. D’ailleurs, parmi ses clients figurent des personnalités plutôt extravagantes comme Lady Gaga ou Björk.

Dans le même registre, l’entreprise XYZ Workshop,  fondée début 2013 par deux architectes australiens, Elena Low et Kae Woei Lim, s’est lancée dans la confection de vêtements imprimés en 3D. En partenariat avec ultimaker, le couple a d’ailleurs conçu la robe InBloom qui a été présentée au 3D PrintShow 2014 de New York.« Cette robe a vraiment été très bien accueillie, c’était une véritable première à l’époque. Elle a même été reprise dans un reportage sur Discovery Channel et nous avons été invités à la présenter lors d’un défilé de mode organisé par Michel Obama à la Maison Blanche ! », ont confié les créateurs au site 3Dnatives.

Plus original encore : Danit Peleg, une jeune styliste israélienne a trouvé LA manière de voyager léger. Elle a créé une collection numérique de vêtements qu’elle souhaite emporter en vacances, sur une clef USB pour pouvoir l’imprimer depuis une maison ou pourquoi pas un hôtel ! (Mais on ne sait pas ce qu'elle propose pour repartir avec les vêtement "imprimés"...)

Mais parfois l’imagination dépasse la raison. Aux Etats-Unis, un américain nommé Cody Wilson, est connu pour être l’inventeur du pistolet 3D. Non, non, ce n’est pas un film de science-fiction, ni un jeu vidéo, mais bien la réalité. En octobre 2014, il fait encore parler de lui en publiant sur Internet un fichier numérique permettant de fabriquer soit même une arme grâce à une imprimante 3D : le "ghostgunner". L’impression 3D lui permet de fabriquer les pièces les plus importantes de l’arme. Ne manque plus qu’un canon, une crosse et un chargeur pour la faire fonctionner. En 2012, le magazine Wired avait classé Cody Wilson parmi les 15 personnes les plus dangereuses au monde.

Si la fabrication additive semble parfois surréaliste, elle est pourtant bien réelle et ne cesse de se développer. Que pourra-t-on "imprimer" dans quelques années ? Nos propres aliments ? Le procédé semble d'ores et déjà enclenché par certains professionnels du monde culinaire comme Barilla. Le célèbre fabricant de pâtes italien a lancé un projet d'impression de pâtes 3D. Affaire à suivre...

L'imprimante 3D : une révolution