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L’impression 3D étend son champ d’action


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Par Alexandre DESORBAIX *

Avec des modèles aux prix toujours plus bas et une large gamme de matériaux imprimables, l’impression 3D séduit un nombre croissant de secteurs d’activité dont l’aéronautique, l’architecture ou la médecine. Elle permet de réduire les temps de prototypage et de production.

Si l’impression 3D connaît une belle couverture médiatique depuis quelques années, la technologie en elle-même, n’est pas nouvelle ! Siemens a découvert le procédé en 1984 mais c’est le français Charles Hull, fondateur de 3D Systems, qui, la même année, a exploité et breveté la stéréolithographie. Avec cette technique, un laser grave un bloc de résine durcissant.

Depuis, les procédés ont considérablement évolué et la palette des matériaux éligibles s’est élargie. Il est possible d’imprimer de l’acier, du bronze, du cuivre, de la céramique, de la cire et bientôt du verre à en croire les travaux menés par le MIT et l’Université d’Harvard.

En parallèle, le coût des imprimantes 3D n’a cessé de diminuer et des modèles personnels sont aujourd’hui commercialisés à moins de cent dollars. Si cette baisse des prix participe à la démocratisation de cette technologie pour le grand public, les usages n’ont pas pour l’heure suivi, observe Alexandre Desorbaix*, consultant en impression 3D et formateur chez ORSYS. « Nous ne sommes pas encore sur des scenarii de type : la poignée de mon réfrigérateur est cassée, je demande au SAV de m’envoyer le fichier correspondant. »

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Fabriquer des pièces détachées sur site

Dans le domaine industriel, en revanche, l’impression 3D est déjà une réalité avec des machines qui peuvent cette fois dépasser les 200 K€. Le cas d’usage le plus répandu porte sur la fabrication in situ de pièces détachées pour la maintenance. Nous ne sommes pas encore dans la production de masse, précise Alexandre Desorbaix. « On reste sur de petites séries, jusqu’à mille pièces par jour. » Mais avec des gains bien réels. En limitant le nombre de pièces détachées à embarquer, Airbus a ainsi baissé le poids de ses avions de 10 %. Ce qui lui permet de gagner de 5 à 6 % de charge et de temps de vol. L’avionneur a déposé un brevet dans ce sens.

Imprimer le moteur d’une voiture

Avec l’extension de la gamme des matériaux imprimables, il est d’ores et déjà possible d’imprimer le moteur d’une voiture. « Il faudrait toutefois repasser par la fabrication soustractive pour les petites pièces du moteur,tempère Alexandre Desorbaix. Ce qui veut dire que si on part d’un bloc de 100 g, on doit soustraire 30 g. C’est autant de matière perdue. » Une telle fabrication nécessiterait, par ailleurs, d’importants réglages manuels en dépit de la multiplication des commandes numériques.

L’autre grand cas d’usage, c’est la communication et l’événementiel. Une imprimante 3D permet de créer des « goodies » pour une occasion particulière. Pour la sortie de son dernier modèle de Fabia, Skoda propose un configurateur en ligne pour imprimer une voiture miniature personnalisée à rechercher en concession. Lors de l’ouverture du nouveau stade de l’Olympique Lyonnais, des statues géantes de lions ont été imprimées pesant, chacune, une tonne et demie.

Et puis, il y a le prototypage. Pour un coût d’acquisition modique, une PME peut concevoir un prototype. Le but se situe plus au niveau de la validation visuelle que de la résistance au choc même si des tests en souffleries ou physiques sont possibles en recourant à certains procédés et matériaux. L’arrivée du métal qui supporte les chocs et l’humidité contrairement au plastique, a permis d’ouvrir le champ d’application.

La médecine et l’architecture en pointe

Certaines corporations se sont plus rapidement que d’autres approprié l’impression 3D. C’est le cas de la médecine. « Dès 2004, on a conçu une poche de vessie pour une chèvre qui acceptait le rejet et la déformation, illustre Alexandre Desorbaix. Il y a eu ensuite le développement de cellules dans un gel par réaction en chaînes puis la création de tissus, d’organes en 3D. »

Le cœur artificiel Karmat fait, de son côté, appel à l’impression en 3D pour la fabrication des pièces mécaniques et pneumatiques. « En matière de prothèses, il y a des modèles de main, de jambe qui circulent en open source. Mais chez les professionnels, on n’en est encore qu’aux prémices qu’il s’agisse de prothèses buccales ou de disques de substitution après une hernie discale », complète Alexandre Desorbaix.

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Autre corps de métier à la pointe : les architectes

Ces derniers trouvent un intérêt évident à imprimer un modèle d’un futur bâtiment pour valider visuellement le plan. Il leur est même possible de procéder à des essais en soufflerie pour les structures le nécessitant comme les ponts ou les bâtiments de grande hauteur.

Enfin, en joaillerie, on utilise beaucoup la technique du moulage à cire perdue qui vise à créer une empreinte sur un matériau qui fond. L’acier remplit ensuite le vide. D’autres métiers artisanaux peuvent être intéressés par ces procédés en utilisant de la céramique ou du… chocolat.

La communauté des « makers » à l’abordage

En dépit des efforts des industriels et de l’émergence d’acteurs nationaux (Sculpteo, Gorgé…), la France est en retard sur le terrain de l’impression 3D. Selon une étude du Conseil économique, social et environnemental (CESE) de mars 2015, elle occupe le 7e rang mondial, avec un peu plus de 3 % du parc d’imprimantes 3D contre 38 % pour les États-Unis.

Le salut pourrait venir des « makers », ces bricoleurs du dimanche qui ont troqué leur perceuse pour une imprimante 3D. Ces tenants du « do it yourself » à la mode hightech qui ont émergé en Californie il y a dix ans, ont fait des adeptes de ce côté-ci de l’Atlantique.

C’est plus largement toute une communauté qui se retrouve dans les fab labs et se structure autour des modèles open source RepRap ou la plateforme Thingiverse qui recense plus d’un million de fichiers 3D imprimables en creative commons.

Cette profusion de fichiers open source rappelle néanmoins que l’un des freins à l’essor de l’impression 3D, c’est le vide juridique en matière de propriété intellectuelle, notamment dans le domaine artistique. « Il est possible de copier une œuvre d’art à échelle 1 sachant qu’avec un scanner 3D on ne reproduira que 99,98 % des détails de fabrication de l’original, déplore Alexandre Desorbaix. Sous couvert d’interprétation de l’art, on peut aussi imprimer en bronze et non en cuivre. De même dans le domaine industriel, on ne copie pas, on adapte. » La loi doit prochainement évoluer pour en tenir compte.

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* Alexandre DESORBAIX

Formé au monde de la productique, de l’électronique et du développement logiciel, inventeur à ses heures perdues, il s’intéresse très vite aux nouvelles techniques de conception informatisée et de production de pièces accessibles à bas coût. Il devient rapidement imprimeur 3D FFF. Il intervient auprès d’entreprises sur les différents aspects liés à l’impression 3D. En parallèle, il forme depuis plus de 5 ans à l’université Paris Dauphine et pour ORSYS sur XML, les technologies Web et l’impression 3D.


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