Commençons par définir quelques notions
3D : Petit rappel
Le terme “3D” (Trois dimensions ou tridimensionnel) est un terme qui fait référence à l’espace qui nous entoure au regard de la largeur, de la hauteur et de la profondeur, tel que perçu par notre vision. Le terme “3D” est également utilisé (surtout en anglais) pour désigner notamment la représentation numérique en images de synthèse.
L’imprimante 3D n’est pas une technologie nouvelle
En premier lieu, il est nécessaire de rappeler que malgré son arrivée récente sous le feu des projecteurs, l’imprimante 3D n’est pas une technologie nouvelle.
Aujourd’hui considérée comme l’une des révolutions majeures du XXI e siècle, l’impression 3D à la capacité de révolutionner notre style de vie. Après avoir existé pendant des années dans l’industrie de pointe, Il semblerait que cette technologie vieille de plus de 30 ans modifie en profondeur les processus traditionnels de fabrication dans de divers secteurs de pointe à l’heure actuelle. Elle est en effet devenue une réalité dans de nombreux domaines: la médecine, l’art, l’alimentaire, l’industrie ludique ou la mode.
Mais alors qu’est-ce l’impression 3D
L’impression 3D désigne un ensemble de procédés d’impression permettant la fabrication d’objets en trois dimensions réalisée à l’aide d’une imprimante 3D et de certains matériaux (métal, plastique, céramique, résine, métal, cire).
Baptisée prototypage rapide ou fabrication additive, l’impression 3D est une une technique de fabrication de pointe qui englobe sept procédés industriels différents. Parmi ces procédés on retrouve les procédés de fabrication de pièces en volume par empilement de couches successives qui peuvent être opposées aux techniques faisant intervenir le retrait de matière ( cf. usinage).
Ainsi, des produits conçus pendant des siècles par le biais de procédés telles que l’injection dans des moules ou l’estampage de métal peuvent aujourd’hui être fabriqués en mettant en œuvre un processus consistant à concevoir des objets réels et usuels, des prototypes destinés aux essais ou même des pièces détachées à partir d’un fichier numérique (qui va servir de modèle 3D).
Ainsi, le concepteur va-t-il dessiner l’objet 3D grâce à un outil de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fichier 3D résultant sera alors traité par un logiciel spécifique qui organisera le découpage en tranches des différentes couches superposées de matière nécessaires à la réalisation de la pièce.
Quelles matériaux pour imprimer n 3D?
Une rapport publié récemment met en avant les matériaux utilisés. Étroitement liées aux secteurs d’ applications, les principaux matériaux utilisés sont : les polymères de base (87%), les matériaux composites (26%) et les fibres de carbone (25%) qui ne sont que très peu utilisés en dépit de leurs caractéristiques hautement techniques.
Impression 3D : quelles applications concrètes pour quels contextes ?
L’impression 3D est une technologie qui a déjà été mise en avant avec succès dans divers secteurs industriels tels que l’automobile , l’architecture ou l’aérospatial notamment.
Applications et matériaux utilisés : quelques chiffres
Si l’on observe les résultats de l’étude Ultimaker trois applications principales de l’impression 3D chez les professionnels français ressortent :
- Utilisation à des fins de prototypage (75%).
- Conception de gabarits et d’outils sur-mesure (66%).
- Production de pièces finies (47%).
Pour une grande partie des professionnels (79%), l’impression 3D demeure un outil de prototypage fonctionnel permettant d’optimiser les phases de test. On constate tout de même que la moitié d’entre eux utilisent l’impression 3D pour la réalisation de pièces finies. Cela montre une réelle confiance dans la technologie.
Enfin, 72% voient dans l’impression 3D une possibilité de concevoir des outils de production sur-mesure. Par ailleurs, on note que l’impression 3D autorise une gestion plus fine de l’imprévu au point qu’elle pourrait même permettre de réaliser les pièces sur le site de l’entreprise en interne réduisant de cette façon le besoin en transport par exemple. Il s’agit donc d’une avancée non négligeable dans la mesure où il suffirait simplement de détenir le plan de la pièce cible ainsi que les matériaux nécessaires pour répondre à une demande quelle qu’elle soit.
Ainsi, cette technologie révolutionnaire ne relève pas uniquement de marchés de petits objets usuels: on a notamment pu observer que certaines entreprises l’avaient utilisée lors de la réalisation de volumes autrement plus conséquents. Pour exemple, de nombreuses d’habitations d’un volume de plus de 40 m2 sont aujourd’hui construites à partir d’imprimantes 3D sur le territoires Français et en Russie notamment.
Quels sont les bénéfices pour les professionnels en France
D”après l’étude d’Ultimaker, 3/4 des professionnels français interrogés pensent que cette technologie de pointe offre la possibilité de fabriquer des composants en série de manière plus performante.
Rôle de l’impression 3D dans le domaine médical
Depuis plusieurs décennies, l’impression 3D se développe dans le domaine médical. Elle s’est d’ailleurs révélée idéale pour diverses finalités dans ce contexte.
C’est la chirurgie orthopédique qui utilise de plus en plus de cette technologie révolutionnaire. Les applications les plus fréquentes comprennent notamment : l’impression 3D de plâtres, l’impression 3D de prothèses et d’orthèses, la fabrication de prothèses de membres inférieurs
(jambe, tibia) de haute technicité.
L’impression 3D pour la réalisation d’appareils orthopédiques se révèle bénéfique autant pour les patients que pour les praticiens et offre de nombreux avantages notamment : des délais de productions raccourcis, la possibilité de concevoir des appareils sur-mesure et enfin des coûts réduits.
Quelques chiffres: le marché de l’impression 3D pour l’industrie dentaire représentait près de 800 millions de dollars il y a quatre ans . Selon un rapport publié par le cabinet Smartech Publishing, le secteur médical dentaire représente à ce jour 12 % des utilisateurs de cette solution d’impression.
Handicap International et la fabrication additive
L’impression 3D est une solution pour laquelle optent de nombreuses structures lorsqu’elles désirent réaliser des prothèses de main ou de jambe car elle offre la possibilité de réduire les coûts et délais de production, et de personnaliser davantage le produit en choisissant le matériel.
L’impression 3D chez E-nable
Baprtisée Enabling the future, E-nable est un projet né aux Etats-Unis sous l’impulsion de Jen Owen dont la finalité est de réunir des fabricants et des amateurs d’impression 3D dans le but de mettre en place un réseau de modèles de prothèses imprimées en 3D à l’échelle mondiale. Ce projet vise à éviter aux candidats issus de milieux défavorisés de dépenser des sommes trop élevées.
La BIO-impression 3D: Une innovation récente
C’est une application biomédicale des techniques de fabrication additive qui vise à produire artificiellement des tissus biologiques.
Elle consiste à imprimer, grâce aux différentes techniques d’impression 3D, des tissus vivants provenant de l’assemblage de cellules vivantes.
Seulement, à la différence de l’impression 3D classique, la Bio-impression implique une 4ème dimension : la dimension temporelle au cours de laquelle les cellules imprimées vont s’organiser et se déplacer.
Ainsi, transplantation et greffes sont les usages premiers des organes imprimés. Des études sont actuellement menées sur des organes vitaux ainsi que d’autres structures telles que reins, foie et cœur….
L’impression 3D dans le monde
Début 2020, un rapport sur l’impression 3D dans le monde était publié par le fabricant Ultimaker. Depuis son apparition au milieu des années 80, la fabrication additive est une industrie en pleine expansion au niveau mondial.
Cette étude à laquelle participait près de 2500 professionnels provenant de 12 pays offrait un classement des différents pays du monde en fonction de leurs usages liés à l’impression 3D.
Les Etats-Unis sont en pôle position dans ce classement grâce notamment au nombre important de prospects pour l’impression 3D talonnés par le Royaume-Uni, l’Allemagne et la France. La Chine se place quant à elle en 5ème position.
Il est important de noter que la France se positionne derrière la Chine en termes d’adoption de ce procédé d’impression 3D avec un taux de 40%.
Impression 3D : quelques problématiques récurrentes
On notera qu’en impression 3D, chaque matière possède des caractéristiques différentes. A l’heure actuelle, seul le PLA, l’ABS et le PETG peuvent être utilisés dans le cadre de l’impression à la demande.
L’Impression 3D à la demande : la meilleure solution ?
Il ressort des toutes dernières études que la fabrication additive à la demande et le prototypage rapide pourraient générer une augmentation du nombre de produits de consommation jetables.
Cependant, de plus en plus de solutions d’impression 3D sur le marché répondent à cette problématique avec une production à la demande en adéquation avec le besoin.
Marché de l’impression 3D : perspective d’avenir
Dans les années à venir, la fabrication additive deviendra une solution de plus en plus prisée pour concevoir des objets en petites séries et réalisés à la demande. Cependant, il a été observé que cette technologie de pointe ne pourrait que difficilement rivaliser avec la production de masse des pays dont la main d’œuvre est bon marché. (cf. industrie du jouet en Asie).
En dernière analyse, un rapport publié en 2019 révèle qu’un montant de plus de 1 milliard de dollars aurait déjà été levé par les start-up spécialisées dans le secteur. Quant au marché mondial de l’impression 3D, il devrait cette année représenter près de 8,5 milliards d’euros.
