Introduction à l’impression 3D – extrait d’une conférence Maritime Design au Rotary

Extrait d’une conférence donnée par Christophe Rebeyrole (Pdg de Maritime Design SAS) en septembre 2018 lors d’une réunion du club Rotary Saint Malo Dinard.

I/ Pourquoi vous parler ce soir de l’impression 3D ?

Nous connaissons tous le terme « impression 3D » mais il est souvent mal utilisé, j’en veux pour preuve les commentaires des clients qui visitent mon atelier de fabrication.

J’utilise l’impression 3D quotidiennement pour mon travail de maquettiste et je peux vous dire que cela a révolutionné les méthodes de production par un gain de temps et un respect total de la forme originale dessinée.

L’impression 3D, par contre, ne reproduira jamais l’âme d’un objet façonné par la main d’un artiste.

La troisième révolution industrielle, celle des nouvelles technologies et de l’internet n’est pas encore terminée que l’on parle déjà de la quatrième révolution industrielle, celle de l’impression 3D.

Des applications à la pelle !

Du domaine de la médecine, de l’industrie, de l’alimentaire, de la haute couture, construction…

II/ Impression 3D, Vous avez dit impression 3D ?

L’impression 3D est un procédé qui consiste à produire un objet réel à partir d’un dessin numérique en 3D.

L’objet final est fabriqué par l’imprimante 3D grâce à un dépôt et une solidification de matière couche après couche.

Il existe trois principales méthodes de fabrication, nous y reviendrons un peu plus loin dans l’exposé.

III/ Un peu d’histoire

Après des démonstrations théoriques par le japonais Kojima en 1952 au sujet des avantages de la fabrication par couches superposées, le passage à la pratique de l’impression 3D est apparu dans les années 1980 grâce aux essais du Docteur Hideo KODAMA, un japonais, un dépôt de résine photosensible couche par couche et polymérisée par une lampe UV.

Les français Jean-Claude ANDRE, Alain Le MEHAUTE et Olivier de WITTE ont déposé un brevet le 16 juillet 1984 mais celui-ci n’aboutit pas, ils se feront doubler plus tard par l’américain Chuck HULL qui déposa son brevet pour impression 3D en stéréolithographie en 1986 !

IV/ Trois méthodes de fabrication

FDM (dépôt de matière fondue)

C’est un peu, très grossièrement, le principe du pistolet de la colle à chaud.

Un filament d’une résine thermosensible passe à travers une buse chauffante. La buse se déplace et dépose sur un plateau des couches successives de résine fondue par la chaleur, laquelle durcit avant le passage de la couche suivante.

Avantage                   : son faible coût

Inconvénient              : qualité moyenne

Prix des imprimantes   : quelques centaines d’euros

SLA (stéréolithographie)

C’est le procédé qu’utilise l’imprimante que vous avez ici aujourd’hui en démonstration.

Un laser à 405nm vient durcir couche après couche la résine photosensible. Les couches sont d’une épaisseur de 50 microns (0,05mm).

Les premières couches sont celles qui vont permettre à l’objet d’être fixé sur le plateau, lequel monte au fur et à mesure que l’objet est fabriqué

Avantage                   : précision

Inconvénient              : Coût de production un peu élevé

Prix des imprimantes   : quelques milliers d’euros

SLS (frittage sélectif par laser)

Un laser de forte puissance vient fusionner des petites billes de matière (poudre) lesquelles sont étalées préalablement couche par couche par un rouleau sur un plateau.

Avantage                   : Utilisation de matériaux comme l’aluminium, fibre de verre, acier, titane, alliages…

Inconvénient              : Coût

Prix des imprimantes   : quelques centaines de milliers d’euros

V/ Quelques réalisations marquantes

1999 : la première prothèse implantée sur un être humain

Une prothèse adaptée à la physionomie du patient permettant d’accompagner l’agrandissement de sa vessie, pour réduire les risques de rejet la pièce est enrobée de cellules du patient.

2002 : premier rein fonctionnel

Un rein fabriqué en impression 3D permettant de filtrer le sang et de diluer l’urine est greffé sur des animaux.

2006 le projet RepRap, le début des imprimantes personnelles

Le projet a mis sur le marché une imprimante auto-répliquante, l’imprimante Darwin.

Cette imprimante permet de créer d’autres machines identiques, elle peut imprimer ses propres pièces (technologie FDM).

Ce projet open source permet à quiconque d’améliorer l’imprimante

Cela permettra alors d’obtenir des imprimantes pour quelques centaines d’euros

En parallèle, une base de données regroupant des dessins 3D divers est également accessible gratuitement à l’intention des possesseurs d’imprimante 3D. En effet si il est possible d’imprimer des objets en 3D avec son imprimante, cela n’est possible qu’à partir d’un dessin 3D sur ordinateur, celui-ci n’étant pas réalisable par tout le monde.

2008 : première jambe prothétique en impression 3D

2009 : L’ impression 3D part à l’assaut du grand public avec des imprimantes à prix abordable

2010 : Un vaisseau sanguin est imprimé en 3D par une bio-imprimante 3D

2010 : Début d’une imprimante conçue pour fabriquer des denrées alimentaires (la NASA est intéressée pour les astronautes)

2011 : premier drone à moins de 6000€ – 2 mètres d’envergure, moteur électrique – 160Km/h

2011 : une voiture dont la carrosserie est composée de pièces imprimées en 3D

2011 : Impression 3D  en or ou en argent

2011 : 15 000 imprimantes sont vendues dans le monde (40 modèles disponibles)

2012 : 45 000 imprimantes sont vendues

2012 : Une prothèse maxillaire inférieure est posée sur une femme de 83 ans qui souffrait d’une infection de la mâchoire. Même si la prothèse est parfaitement ajustée à la patiente, l’objectif est l’étude de la reconstruction des tissus osseux

2013 : Triste nouvelle : première arme à feu

Un des plus gros buzz de l’impression 3D. Même si les autorités américaines ont réagi très rapidement pour interdire la publication des plans 3D, ceux-ci ont déjà été téléchargés 100 000 fois !

2014 : La NASA amène une imprimante 3D dans l’espace pour réaliser des essais, l’objectif étant d’imprimer à la demande des pièces de rechanges.

2018 : Une maison imprimée en 3D à Nantes. Inauguration le 28 mars du premier logement social de 95m².

Les chinois ont eux imprimé un immeuble de 6 étages

Projection de la Video (2 minutes) du projet Ihnova à Nantes

VI/ Conclusion

Même si l’impression 3D pour une utilisation « familiale » reste pour le moment du domaine du gadget de luxe, celle-ci devient un outil incontournable pour certaines entreprises (création, prototypage, petites séries…)

Vers de nouveaux métiers, La directrice marketing d’une grande société d’impression 3D à la demande indique : « Nous cherchons des profils ayant des compétences en code informatique, en interface web, mais aussi en mathématiques et en modélisation »

Certes, selon une étude du Conseil de l’Orientation et de l’Emploi (CEO) en France, prévoyait que 50% des métiers étaient susceptibles de changer ou de disparaitre à cause de l’impression 3D. En même temps une autre étude aux états Unis donnait un pourcentage à 10%.

Pour terminer, je vais citer ici un extrait d’un article de Henri Simon du 17 août 2017 :

« L’alliée du développement durable

Tous les acteurs – industriels, Etats, designers… – sont unanimes sur un point : l’impression 3D porte en elle tous les éléments pour accompagner la transition vertueuse du développement durable. Par définition, cette technique de fabrication limite les transports et l’utilisation de matières premières, et réduisant ainsi l’emprunte carbone de ladite fabrication…/… la révolution est en marche. Les enjeux industriels sont là. Et ils aiguisent clairement les appétits ».

Références et photos : monunivers3d.com, serialmakers.com, le journal du net, sculpteo