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La fabrication additive imprime sa marque


“L’impression 3D permet de soutenir les pratiques de réparation en facilitant l’accès à des pièces de rechange à prix abordable.”


L’amélioration continue des techniques et de la précision de l’impression 3D ainsi que l’utilisation d’une panoplie de matériaux nouveaux permettent de réaliser des pièces de plus en plus performantes et d’élargir le champ des applications de cette technologie, de la construction à la médecine en passant par l’aéronautique. À la clé, des process moins longs, moins coûteux et plus économes en énergie et en matières premières.

Des bâtiments érigés en quelques jours

L’impression 3D béton commence à émerger dans le secteur de la construction et les projets reposant sur cette technologie se sont multipliés ces dernières années.

Un logement social imprimé en 3D a ainsi été inauguré à Nantes en 2018. Il s’agit d’une maison de 95 m2 comprenant 5 pièces et un ensemble de formes architecturales complexes réalisées grâce à un procédé combinant fabrication additive et robotique développé par deux laboratoires de l’université de Nantes.

Baptisé Batiprint3D, il consiste à déposer trois couches de matériaux par le biais d’un robot polyarticulé : deux couches de mousse expansive servent de coffrage à une troisième couche de béton. Une fois l’élévation des murs terminée, la mousse reste en place pour obtenir une isolation de l’habitation sans pont thermique.

Mais cette maison est bien peu de choses au regard du plus grand bâtiment imprimé en 3D du monde érigé à Dubaï en 2019 par l’entreprise russe Apis Cor. L’immeuble administratif de deux étages mesure 9,5 m de haut pour une surface totale de 640 m2. La ville s’est dotée d’une véritable stratégie dans ce domaine et a annoncé vouloir atteindre 25 % de nouveaux bâtiments construits grâce à l’impression 3D d’ici 2030.

L’impression 3D dans le domaine du bâtiment offre de nombreux avantages. Elle permet tout d’abord de réduire les temps et les coûts de construction. La maison de Nantes est sortie de terre en quelques jours seulement, pour un coût de 195 000 €.

Elle permet également de réduire l’utilisation des matières premières et d’éviter les pertes grâce, notamment, à l’optimisation des structures. Sur le chantier de Dubaï, 60 % de déchets auraient été produits en moins selon la municipalité.

L’impression 3D offre en outre une grande liberté architecturale avec la possibilité d’imaginer une variété de formes complexes impossibles à réaliser via des techniques traditionnelles.

La filière de la réparation dynamisée

“Réparer plutôt que jeter”, c’est la maxime des adeptes de l’autoréparation. Pilier de l’économie circulaire, la réparation contribue au prolongement de la durée de vie des produits et réduit les impacts environnementaux générés par leur production et la gestion des déchets associés. Or, l’impression 3D permet de soutenir cette pratique en facilitant l’accès à des pièces de rechange à prix abordable.

En 2017, l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) publiait la première étude française sur les pratiques de réparation par l’utilisation de l’impression 3D et la fréquentation des espaces de fabrication numérique (fab labs), reconnaissant le rôle de ces technologies et tiers-lieux pour dynamiser la filière de la réparation.

Lorsqu’une pièce est défectueuse (cause principale d’une panne), l’impression 3D permet d’en fabriquer une nouvelle à la demande, qu’il s’agisse de boutons d’appareils électroménagers ou électroniques, de robinets de radiateur, de poignées de commode ou de fermetures Éclair. Concrètement, il est désormais possible de télécharger des modélisations sur des plateformes de partage de fichiers 3D (comme Thingiverse ou Cults) et de fabriquer la pièce de rechange souhaitée en utilisant sa propre imprimante 3D, en se rendant dans un fab lab ou en passant par un service d’impression 3D en ligne.

Côté distributeurs, Boulanger a été précurseur dans ce domaine avec le lancement de la plateforme Happy3D, qui met à disposition des modèles 3D de pièces détachées de ses produits. Le fabricant de petit électroménager SEB expérimente quant à lui depuis plusieurs années la réparation avec des pièces détachées imprimées en 3D.

Demain, des organes fonctionnels imprimés en 3D ?

Il fait la taille d’une cerise. Le premier cœur imprimé en 3D avec ses vaisseaux sanguins à partir de cellules provenant d’un patient a été dévoilé par l’université de Tel-Aviv en avril 2019. Quelques mois plus tard, aux États-Unis, des chercheurs de l’université Carnegie-Mellon présentaient une valve cardiaque fonctionnelle, imprimée à partir de collagène.

Ces deux prototypes repoussent les limites de la bio-impression dans le domaine de la médecine régénérative et représentent un espoir dans le traitement des maladies cardiovasculaires.

Technique émergente de l’impression 3D, la bio-impression consiste à empiler des cellules vivantes en utilisant un procédé de dépôt couche par couche assisté par ordinateur pour fabriquer des tissus vivants et des organes.

Pour les chercheurs et les chirurgiens, le “graal” serait de parvenir à imprimer des organes complexes biocompatibles – à partir des cellules des receveurs – pleinement fonctionnels pour la transplantation. Cela permettrait de répondre à la demande croissante de greffons et de réduire les risques de rejet.

Mais la perspective de la greffe d’un cœur, d’un pancréas ou d’un foie imprimé en 3D sur un être humain reste lointaine. La bio-impression permettra probablement d’abord de “réparer” un organe existant, comme un cœur ayant subi une perte de fonction.

En parallèle, les recherches menées dans la production et la transplantation de tissus simples, comme la peau, les os ou le cartilage, ont donné des résultats encourageants. Aujourd’hui, la bio-impression permet surtout de produire des tissus biologiques destinés à la recherche médicale, la recherche pharmaceutique et les tests cosmétiques, commercialisés par des entreprises comme Organovo, aux États-Unis, ou Poïetis, en France.

Des prothèses sur mesure et accessibles à tous

Le stade de l’expérimentation, le secteur de l’impression 3D de prothèses l’a dépassé, et aujourd’hui, il fait partie du quotidien de milliers de personnes à travers le monde. Destinées à remplacer un membre ou une articulation, les prothèses sont indispensables à l’amélioration de la qualité de vie des patients. Problème : elles coûtent cher et sont souvent peu esthétiques.

L’impression 3D permet de fabriquer des prothèses uniques et adaptées à chaque patient à un coût nettement moins élevé que les techniques traditionnelles.

Après avoir découvert l’impression 3D dans un fab lab, Nicolas Huchet, amputé de la main droite suite à un accident de travail, a lancé son projet de prothèse myoélectrique open source, Bionicohand. Le jeune homme est parvenu à fédérer une équipe de makers et à développer un dispositif imprimable en 3D pour un coût de moins de 1 000 €.

Aujourd’hui, son association, My Human Kit, poursuit le développement de Bionicohand et d’autres projets liés au DIY et au handicap en encourageant la participation des personnes concernées.

L’association e-Nable, quant à elle, repose sur une communauté d’environ 20 000 bénévoles répartis dans plus de 100 pays qui conçoivent et fabriquent des prothèses de membres supérieurs pour les enfants et les adultes atteints d’agénésie (nés sans doigts ou sans mains), ou ayant subi une amputation. Depuis sa création, plus de 8 000 dispositifs ont été livrés gratuitement.

En 2017, Handicap International a lancé un projet de prothèses de membres inférieurs imprimées en 3D visant à rendre l’appareillage accessible aux populations vivant dans des zones de conflits ou dans des régions isolées.

Des applications industrielles

Le nombre des applications de l’impression 3D ne cesse de croître. Dans l’industrie automobile et l’aéronautique, les cas d’utilisation passent du “simple” prototypage rapide à la fabrication de pièces intégrées aux voitures et aux avions. Plusieurs fabricants de pneumatiques travaillent par exemple sur des concepts de pneus écologiques imprimés en 3D.

Lors du Salon du Bourget de 2019, l’entreprise Safran Aero Boosters a annoncé avoir obtenu la certification d’un groupe de lubrification pour moteur d’avion (équipant l’Airbus A320neo) réalisé en impression 3D métallique auprès des autorités de l’aviation civile européenne et américaine. Une première !


“L’impression 3D permet de soutenir les pratiques de réparation en facilitant l’accès à des pièces de rechange à prix abordable.”


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