L’imprimante 3D, un futur plus que proche

>>Il y a eu "dessines moi un mouton"…

Imprimante 3D: imprime-moi une révolution (industrielle)

Ces machines seraient à même de nous permettre de nous réapproprier les moyens de production… Un rêve marxiste, quoi.

Le «Replicator», imprimante 3D de Makerbot. REUTERS/Makerbot Industries LLC- Le «Replicator», imprimante 3D de Makerbot. REUTERS/Makerbot Industries LLC -

Les marxistes doivent avoir le sourire. Ces dernières semaines, on a vu fleurir dans la presse des articles prédisant l’arrivée de la troisième révolution industrielle. Sous les projecteurs, une machine qui permettrait à tout un chacun de se réapproprier les moyens de production. Rien que ça. Et ceci serait rendu possible par… une imprimante !

Les personnes qui ne sont pas familières du mouvement Do it Yourself (DIY –Faites-le vous-même) doivent se gausser de telles affirmations. Pourtant, elles ne sont pas totalement surréalistes.

Les machines en question sont des imprimantes tridimensionnelles. Leur fonctionnement est proche celui des imprimantes classiques. Vous dessinez à l’aide d’un logiciel (ou vous téléchargez sur Internet) un modèle numérique en 3D, puis vous lancez l’impression.

Sauf qu’au lieu de sortir un dessin sur une feuille de papier, la machine va réaliser un objet en 3 dimensions en venant déposer des fines couches de matière les unes sur les autres. En peu de temps, l’imprimante crée, à partir de rien, l’objet de votre choix.

Ont ainsi été fabriqués des jouets, des engrenages ou encore des pièces de remplacement pour une machine à laver.

Avec des imprimantes plus évoluées, il est possible de faire jaillir du néant des bonbons au chocolat, un violon, des pièces pour la Nasa, voire une voiture de course. Des ingénieurs ont même construit une maison grâce à une imprimante 3D, tandis que d’autres imaginent déjà pouvoir répliquer des organes humains. Et récemment, l’armée américaine a décidé d’embarquer des imprimantes 3D en opération pour fabriquer des pièces de rechange. Bref, les champs d’application sont incroyablement variés.

Et bien que les médias généralistes ne s’y intéressent que depuis peu, la technologie (la fabrication additive) a été inventée il y a plus de vingt ans par Emmanuel Sachs, professeur au MIT. Et la première imprimante 3D utilisable a été brevetée dès 1993 par Michael Cima, lui aussi chercheur au MIT.

Mais c’est la démocratisation récente de cette machine qui a suscité l’intérêt des technophiles. On trouve en effet des imprimantes 3D d’entrée de gamme dès 400 euros et il faut compter environ 2.000 euros pour une machine de bonne facture, contre plus de 10.000 euros il y a six ans. Il est également possible d’acheter des modèles en kit ou encore d’imprimer (quasi entièrement) une imprimante 3D à partir d’une autre imprimante!

En vingt ans, le champ des possibles s’est considérablement élargi. Les machines grand public utilisent encore principalement du plastique et ne peuvent construire des objets que de taille et de qualité limitées. Mais d’autres procédés permettent aujourd’hui de créer des objets en résine, en métal, en céramique, en plâtre ou encore en ciment.

Les imprimantes 3D sont aussi devenues plus faciles d’accès. On peut modéliser les objets à imprimer avec des logiciels gratuits et assez intuitifs tels Google SketchUp, ou le faire à l’aide d’un scanner 3D.

Au FacLab de Gennevilliers, atelier où des machines de toute sorte sont mises à disposition du public afin qu’ils réparent où créent des objets, les imprimantes 3D rencontrent un franc succès. Notamment grâce à leur simplicité d’utilisation. Ainsi du haut de ses 14 ans, Adel a appris à se servir de l’engin en deux jours.

Une utopie de geeks?

Jadis réservée à l’industrie et aux architectes, désireux de produire des prototypes et des maquettes rapidement et à moindre coût, les imprimantes 3D ont ensuite gagné le monde artistique.

Elles sont aussi très utilisées dans le secteur médical, notamment pour fabriquer des prothèses auditives ou dentaires.

Aujourd’hui, les promoteurs des imprimantes 3D les imaginent déjà bouleverser nos modes de production et de consommation. Cette technologie «pourrait avoir un impact sur le monde aussi conséquent que l’apparition de l’usine», avance The Economist. Quant au magazine spécialisé Wired, qui a publié de nombreux articles sur le sujet, il annonce sans ambages que  l’imprimante 3D grand public «pourrait tout simplement changer notre vie». Si l’on en croit l’article, les imprimantes 3D seraient en passe de débarquer dans nos foyers. Chacun pourrait ainsi créer ou réparer ses objets chez lui, plutôt que de prendre sa voiture pour aller au supermarché.

Impressionnant non? Sauf que cette vision un brin utopique de la technologie ne fait pas l’unanimité.

Alain Bernard, un des pionniers de la fabrication additive en France et vice-président de l’Association française de prototypage rapide est quelque peu agacé par cet angélisme. Il refuse de parler de troisième révolution industrielle, préférant le terme plus sobre d’«évolution». Pour lui, «la véritable révolution est celle du numérique», car, sans elle, le développement de ces machines n’aurait pas été possible.

Le chercheur s’interroge également sur l’accueil des imprimantes 3D par le public.

«Est-ce que le marché va adhérer? Est-ce que demain, tout le monde va fabriquer ses sous tasses chez lui? Est-ce qu’on va tous changer le design de votre cafetière? Est-ce que le grand public va jouer le jeu de la créativité?»

Rien de moins sûr dans une société de l’immédiateté, où le consommateur est habitué à avoir tout, tout de suite et sans effort.

Guilhem Peres, co-fondateur de eMotion Tech, site de vente d’imprimantes 3D et de consommables, admet que ses imprimantes servent principalement à imprimer des pièces pour en fabriquer d’autres et que les utilisateurs achètent souvent ces modèles pour le plaisir de les monter plus que pour fabriquer des produits usuels. Sa cible, «les CSP+ qui bricolent dans leur garage».

Pour qu’elles trouvent leur public, ces machines  devront également se conformer aux exigences des consommateurs. Les produits conçus devront être de qualité équivalente à ceux trouvés dans le commerce.

«Il ne faut pas qu’une tasse casse thermiquement après deux utilisations», fait remarquer Alain Bernard. Il faut notamment que les objets créés respectent les normes de sécurité en vigueur dans notre pays.

Pour que le consommateur y trouve son compte, il doit pouvoir produire assez facilement des biens de qualité égale ou supérieure à ceux qu’il trouve dans le commerce, à un prix égal ou inférieur.

Les imprimantes 3D domestiques actuelles ne semblent pas en mesure de relever ce défi. Et si jamais elles y parvenaient, elles devraient encore faire face à deux obstacles de taille, celui du copyright et les brevets. Car quelques entreprises lorgnent déjà sur ce marché prometteur, et auraient pour objectif de le verrouiller, comme ce fut le cas pour le téléchargement de musique en peer-to-peer.

Face à l’étendue des problèmes à résoudre, Christopher Mims, éditorialiste à la MIT review of technology, ne croit pas à la diffusion massive et rapide des imprimantes 3D. Il considère que parler de révolution «n’est pas seulement prématuré, mais absurde». Dans une tribune au vitriol, il explique pourquoi, selon lui, l’imprimante 3D ne pourra pas tenir ses promesses d’émancipation.

«Le désir que l’impression 3D remplace l’industrie traditionnelle doit être pris pour ce qu’il est: une idéologie [...] Penser que l’impression 3D va, dans une échelle de temps raisonnable, devenir une technologie mature qui peut reproduire tous les biens sur lesquels nous comptons est un déni complet de la complexité de l’industrie moderne.»

La compétitivité en 3D

Mais bien qu’il doute de la capacité de ces imprimantes à bouleverser notre quotidien, Christopher Mims reconnaît qu’au sein des industries traditionnelles, le prototypage rapide a déjà un «énorme impact». Un rapport prédit en effet que l’industrie de l’impression 3D pèsera 3 milliards de dollars en 2018, d’autres études sont même plus optimistes.

Certains entrepreneurs l’ont bien compris. C’est par exemple le cas de Sculpteo qui propose à ses clients d’imprimer pour eux des objets en trois dimensions. «Nous en sommes au stade de l’approche normative au niveau international. Quand une norme internationale émerge, c’est le signe que le marché a besoin de ces standards», confirme Alain Bernard.

Les avantages de ce type de fabrication sont en effet nombreux. «Elle permet de réaliser de petites séries qu’on fait aujourd’hui en grande série en Chine, à condition qu’elles répondent à la demande du client. Dans ce cas, les imprimantes 3D permettraient de relocaliser une partie de la production», note Alain Bernard.

The Economist pense même que l’impression 3D rendra si bon marché la création d’une seule pièce que les économies d’échelle n’auront pu lieu d’être. La fabrication additive pourrait aussi intéresser nos PME.

«Développer un produit en France est hors de prix. Les imprimantes 3D pourraient permettre aux entreprises d’innover à moindre coût et de gagner en compétitivité», estime Guilhem Peres. L’impression 3D pourrait, dans une certaine mesure, permettre de produire des objets sur commande et ainsi éviter aux entreprises de fabriquer et stocker de grandes séries. On passerait ainsi d’une économie de l’offre à une économie de la demande.

Une révolution des consciences

Mais pour Alain Bernard, les deux modes de productions ne sont pas opposés.

«L’impression 3D n’est pas un substitut aux procédés existants mais viendraient plutôt en complément. Il permettrait de créer beaucoup de petits objets du quotidien.»

Il les imagine trouver leur place, non pas chez les particuliers, mais dans des «bureaux de services», sortes de cybercafés de la débrouille. Ce type de structure éviterait au consommateur d’investir dans une machine qui pourrait n’être utilisée qu’occasionnellement tout en lui permettant de bénéficier des conseils d’un spécialiste qui choisirait avec lui le meilleur mode de fabrication et la matière adéquate.

Ce système existe déjà à Barcelone où un réseau de Fablabs (ateliers de fabrication) met à disposition machines et savoir-faire aux porteurs de projet professionnels comme aux simples citoyens.

Guilhem Peres, lui, ne renonce pas à voir les imprimantes 3D investir nos foyers.

«Ça va s’implémenter petit à petit, il n’y aura pas de choc bref. La démocratisation passera d’abord par les entreprises, puis par les particuliers, mais ça ne sera pas pour tout de suite.»

S’appuyant sur le «hype cycle» de Gartner, il explique qu’à partir du moment où naît un engouement autour d’une technologie, il faut 5 à 10 ans pour qu’elle devienne vraiment accessible techniquement et financièrement.

Mais pour que l’imprimante 3D puisse réellement devenir «la machine à vapeur du XXIe siècle», il faudra d’abord qu’ait lieu une révolution des consciences et des modes de consommation. Ce qui passera peut-être par l’éducation. En effet, les fabricants d’imprimantes 3D font beaucoup d’efforts pour qu’elles trouvent leur place dans les écoles. Pour les prochaines générations, imprimer un certain nombre d’objets pourrait devenir aussi naturel que de l’acheter.

Certes, l’imprimante 3D ne permettra pas à elle seule de s’émanciper du marché, de relocaliser la production et de freiner la gabegie consumériste actuelle. Mais elle pourrait occuper une place de choix dans une série de mouvements (DIY, circuits courts, coopératives…) qui visent à transformer le consommateur hébété en citoyen éclairé et responsable.

SOURCE : SLATE – Emmanuel Daniel

 

 

>> et Le monde médical y mise beaucoup aussi !!

Anima : qu’est-ce que l’impression 3D ?

Fabien Guillemot : le principe est simple : on dessine une structure 3D avec un ordinateur puis on l’imprime. L’imprimante dépose des couches successives de matière (métal, plastique, etc.) pour reproduire la forme modélisée sur l’ordinateur. L’industrie utilise ce procédé pour fabriquer par exemple des pièces métalliques … les architectes pour produire des maquettes de bâtiments. Les applications sont nombreuses et innovantes. On peut aussi utiliser ces procédés pour manipuler des cellules vivantes et créer des tissus (bioprinting).

Anima : en quoi cela consiste-t-il ?

FG : d’abord, il existe plusieurs catégories d’impression 3D, mais toutes ne sont pas adaptées au bioprinting. Les deux paramètres essentiels dans le bioprinting sont la densité et la résolution : si la densité (ou concentration) cellulaire  déposée par l’imprimante est insuffisante, les processus biologiques basés sur la communication cellulaire ne peuvent pas se mettre en place ; si la résolution d’impression est trop basse, on ne peut pas reproduire correctement les structures d’un tissu vivant.

La première technique est l’impression à jet d’encre -technologie connue et bien maîtrisée- mais inadaptée pour imprimer des cellules : la densité obtenue est insuffisante. La bio-extrusion est grosso-modo un pousse-seringue permettant d’obtenir une forte densité mais avec une résolution trop faible. Les deux derniers procédés sont l’impression acoustique et l’impression laser : ils réunissent densité et résolution et ouvrent donc la voie à l’impression de tissus.

Nous avons choisi initialement de développer l’impression laser car elle a, en plus, l’avantage de la rapidité. Les résultats obtenus avec cette technologie sont les plus proches de la densité physiologique des tissus. Par ailleurs, l’environnement régional est très propice du fait de l’existence du Pôle de compétitivité Route des Lasers en Aquitaine. Il a fallu associer plusieurs domaines de compétence à la biologie et à la physique des lasers pour obtenir des tissus cohérents, par exemple la mécanique des fluides qui nous permet de bien contrôler le dépôt des cellules lors de l’impression.

Anima : mais pour créer un tissu, il ne suffit pas d’empiler des cellules ?

FG : pour obtenir un vrai tissu vivant, il faut que les cellules se « remettent ensemble », créent des connexions, il faut un temps de maturation. Mais la question la plus importante est  « Quels motifs, quelles structures faut-il reproduire pour favoriser ce phénomène ? Inventer des structures ? Reproduire à la lettre le vivant sur la base des données obtenues par bioimagerie ou analyse histologique ? ». La biologie du développement et des cellules souches a beaucoup de choses à nous apporter de ce côté-là.

Anima : où en êtes-vous aujourd’hui ?

FG : je dirais que la technologie est disponible. Nous avons réussi à obtenir une forte résolution qui permet de mieux traiter la complexité des tissus, mais il y des obstacles. Le principal est celui de la conservation de la viabilité cellulaire dans les structures 3D. Les tissus fabriqués sont très minces (400 microns) et au-delà, une vascularisation du tissu est indispensable, sinon les cellules se nécrosent et meurent : or nous ne savons pas encore reproduire cela.

Aujourd’hui, nous pouvons créer des tissus in vitro puis les replacer dans un organisme après maturation. Nous pouvons aussi directement recréer le tissu in vivo, sur un animal blessé, ce procédé ayant d’ailleurs fait l’objet d’un brevet en 2010. Nous sommes partis du tissu osseux, la spécialité du laboratoire, mais nous orientons maintenant nos recherches vers les tissus mous.

Anima : quel est l’intérêt de fabriquer de tels tissus ?

FG : d’abord parce que fabriquer aide à comprendre comment ça fonctionne ! Mais aussi parce que ces tissus, même s’ils ne sont pas mûrs pour des applications cliniques (on pense tout de suite aux greffes) peuvent avoir un intérêt dans le domaine des tests pharmacologies et en particulier cosmétologiques : le règlement européen REACh interdira très bientôt tout essai animal pour des cosmétiques. Ces tissus de synthèse sont une solution de substitution pour l’avenir.

Fabien Guillemot a reçu le prix OSEO Emergence « Concours national de création d’entreprise innovante » du Ministère de la recherche au printemps dernier. Des projets avec l’Incubateur Régional d’Aquitaine pourraient mener à la création d’une entreprise d’ici 12 à 18 mois.

SOURCE : Bioprinting

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