Imprimantes 3D et 4D, moteurs de la prochaine révolution industrielle ?

31 janvier 2018

Capable de transformer un fichier numérique en un objet physique, l’impression 3D (et a fortiori 4D) créée une passerelle entre « mondes » virtuel et réel. Industrie, médecine, aide au développement, aérospatial… la technologie est en train de redéfinir le champ des possibles.

Des appareils accessibles au grand public

Si l’auteur de science-fiction Arthur C. Clarke imaginait dès 1960 une « machine à répliquer » (the Replicator), le premier modèle d’imprimante 3D date de 1988. Mais il faudra attendre les années 2010 pour que les imprimantes 3D franchissent un cap décisif.

Désormais, des machines grand public sont capables de superposer de fines couches de matière (plastique, métal, résine, céramique, verre…) pour créer des objets sur-mesure, à moindre coût. Le prix des premiers modèles ? Moins de 200 euros.

Pour autant, le développement du phénomène ne passera pas nécessairement par l’achat d’une imprimante par chaque foyer. Le plus probable est que demain nous prenions l’habitude de nous rendre dans des « centres d’impressions », avec en poche une clé USB comprenant le modèle numérisé de l’objet désiré. En quelques minutes, de puissantes imprimantes pourraient le produire, en respectant la complexité, les dimensions et la matière voulues.

Le potentiel industriel de l’impression 3D

La possibilité de créer des objets pour un coût très faible est peut-être la caractéristique la plus spectaculaire de l’impression 3D. Les Etats-Unis ont pris la mesure de l’enjeu sur le plan industriel. Lors de son discours sur l’Etat de l’Union en février 2013, Barack Obama avait ainsi insisté sur l’importance de cette nouvelle technologie, capable selon lui de « révolutionner la façon dont [nous fabriquons] presque tout ». Pour mettre en avant le procédé, il n’a pas hésité à prendre la pose pour la réalisation de son portrait en 3D.

En effet, pour les pays industrialisés, l’impression 3D représente, à terme, la possibilité de relocaliser une partie de leur industrie sur leur territoire, avec des bénéfices économiques et environnementaux évidents (diminution du gaspillage, des transports, etc.). Et pour les pays en développement, c’est la possibilité de concevoir des produits du quotidien à bas coût, soit un formidable potentiel de croissance.

La France pourrait bien jouer les premiers rôles dans la révolution annoncée. Plusieurs entreprises hexagonales sont à la pointe en matière de création d’imprimantes 3D (Pollen AM), d’édition de logiciels 3D (Dassault Système), de services d’impression (Sculpteo) ou encore de développement de la bio-impression (Poietis).

Une révolution dans le secteur médical

Les perspectives ouvertes par l’impression 3D dans le secteur médical sont tout aussi impressionnantes. L’extrême précision comme le faible coût des impressions sont d’ores et déjà mis à profit pour concevoir, par exemple, des prothèses sur mesure : bras, hanches, dents… Des entreprises travaillent à la création de plâtres en nylon, élaborés à partir du scanner d’un patient. Autre débouché : la possibilité offerte aux personnes non-voyantes de faire éditer des cartes géographiques en relief.

Par ailleurs, la recherche avance à grand pas en matière de bio-impression, c’est-à-dire d’impression de cellules vivantes. Pour l’heure, il est possible d’imprimer des tissus d’organes (poumon, foie, rein), d’os et de peau. D’ici une dizaine d’années, ces tissus pourront probablement être greffés à des patients. L’objectif à terme ? L’impression d’organes complets, à partir des cellules des patients pour éviter tout risque de rejet de greffe.

Imprimer des tissus humains ouvre aussi la possibilité de tester des nouvelles molécules et de nouveaux médicaments. Les groupes de cosmétiques en ont compris le potentiel. C’est le cas de L’Oréal qui a signé en 2015 un partenariat avec la startup Organovo. En ligne de mire : la bio-impression comme alternative à l’expérimentation animale, interdite en Europe depuis 2013.

Et demain, l’impression 4D…

L’impression 4D intègre une dimension supplémentaire : le temps. Demain, avec les matériaux dit « à mémoire de forme », les objets pourraient être conçus de manière à évoluer. Si les chercheurs n’en sont qu’en la création de prototypes, l’idée est de concevoir des objets capables de s’adapter, en réaction à des stimuli extérieurs : variation de température, d’électricité, de luminosité, d’humidité... Le procédé couple pour cela l’impression 3D aux nanotechnologies ou aux techniques de « tenségrité » (un phénomène de répartition des tensions entre composants appliqué en architecture). Parmi les projets en cours : un meuble qui s’auto-monte, une valve qui se ferme au contact d’eau chaude, une carrosserie de voiture qui adapte son aérodynamisme, un uniforme de militaire changeant de couleurs en fonction de l’environnement…

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