SCIENTIF’HIC – La révolution 3D

Écrit par Elèves des SERIES SCIENTIFIQUES

Publié le 31 octobre 2017, mis à jour le 31 octobre 2017

« Imaginez une machine à répliquer, une machine qui répliquerait comme on imprimait un livre » (Arthur C. Clarke, auteur anglais de science-fiction).

Encore sujet de science-fiction dans les années 1960, l’impression tridimensionnelle n'est plus notre futur mais bel et bien notre quotidien...

L’impression 3D, qu’est-ce-que c’est ?

Développée vers le milieu des années 1980, l’impression 3D ou impression tridimensionnelle est un procédé permettant de produire ou reproduire un objet réel quelconque à partir d’un fichier numérique en 3D et d’un logiciel.

Il existe aujourd’hui de nombreuses techniques d’impression 3D. Et les imprimantes 3D peuvent donc être classées selon les techniques mises en œuvre mais également selon la nature des matériaux exploités.

Ces matériaux sont extrêmement variés. On utilise aujourd’hui principalement le nylon, le PLA (acide polylactique) ou l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène). Mais on peut aussi travailler avec des métaux, des résines, du bois, du sucre... Le choix est très large !

Les 3 techniques les plus courantes, présentant respectivement des défauts et des avantages, reposent sur le procédé de « solidification par la lumière », le procédé d’ « agglomération par le collage » et le procédé de « fabrication additive ». Ce dernier procédé est aujourd’hui la plus développé. Il s’avère assez assez simple : on dépose de la matière couche par couche jusqu'à la création de l’objet voulu.

Une des techniques les plus utilisées reprenant ce procédé est celle du « dépôt de filament fondu ». Ce dernier consiste à déplacer un filament de plastique fondu pour dessiner (avec « la tête » de l’imprimante 3D), horizontalement, par couches successives donc, l’objet désiré. Lorsqu’elle a terminé une couche, « la tête » se déplace verticalement pour engager une autre couche.

impression 3D schéma — Schéma de fonctionnement d’une imprimante à dépôt de filament fondu

Une petite révolution en médecine

Capable de reproduire n’importe quel objet, l’impression tridimensionnelle risque en effet devenir un outil incontournable dans le domaine de la médecine. Aujourd’hui, elle commence à y prouver son utilité. En voilà quelques exemples d’applications.

Tout d'abord, l’impression 3D permet la création de prothèses « high-tech », personnalisées et parfaitement adaptées aux besoins de chaque patient avec des matériaux biocompatibles et durables (titane, plastique...) pour de faibles coûts.

Avec l’imprimante 3D, il est également possible de faire une reproduction parfaite de l’os à remplacer. Par exemple, une partie de pelvis a été créé par impression 3D pour un homme souffrant d'un cancer de l’os au Royaume-Uni.

Pelvis 3D — Partie d’un pelvis recréée en 3D dans un hôpital en Italie

L’impression tridimensionnelle peut également aider les chirurgiens : en recréant parfaitement un organe à opérer, on peut ainsi offrir au chirurgien un support, un guide, notamment pour les gestes les plus délicats. Des matériaux « mous » peuvent en outre être utilisés pour plus de réalisme.

La capacité de reproduction de l’impression 3D a aussi permis à des chercheurs la reconstitution de tissus humains grâce à une bio-imprimante 3D (imprimante 3D de très haute précision). Le concept est est le suivant : créer un plastique biodégradable qui protège les tissus à reconstituer et permette de soutenir le développement des cellules, avant de finalement disparaître (en s’autodégradant) lorsque les cellules auront pris forme solide et n’auront plus besoin de ce support. Cet usage peut donc permettre la reconstitution de cartilage, tissus et cellules vivantes qui peuvent ensuite être greffées. Il reste cependant des problèmes, notamment de préservation de la stabilité des tissus en question. Les recherches se poursuivent.

tissus 3D — Tissus humains fabriqués en laboratoire avec une imprimante 3D

Si l’impression 3D permet, dans un futur proche, la fabrication d’organes susceptibles d’être implantés dans l’homme, ce sera un grand pas en avant pour la médecine, une véritable révolution !

Une révolution sociétale

Les impacts de l’impression 3D ne se limitent cependant pas au domaine de la médecine. Depuis sa création et sa démocratisation, de plus en plus d’imprimantes sont vendues dans le monde entier et utilisées de différentes façons dans les foyers, les bureaux, les lycées…

Si l’imprimante 3D fait l’évènement dans les médias ces dernières années, ce n’est cependant pas parce qu’on vient de l’inventer, mais bien parce qu’elle est devenue aujourd’hui très largement accessible. D’abord utilisées exclusivement dans les usines et les laboratoires dans les années 1990 et 2000, l’imprimante 3D s’est démocratisée dans les années 2010. Abordable maintenant à partir de 500 euros, l’imprimante 3D est de plus en plus utilisée dans la vie de tous les jours. Aujourd’hui elle change notre vie quotidienne.

Imaginez-vous lors d’un diner, 12 invités sont prévus alors que sa vaisselle ne peut suffire que pour 8. Avec l’impression 3D, vous pourriez « imprimer » la vaisselle manquante pour accueillir vos invités.

gourde 3D — Une gourde réalisée avec une imprimante 3D

Avec cette nouvelle technologie, une personne n’a plus besoin d’aller chercher ou commander un objet manquant, il lui suffit d’un fichier numérique et d’une imprimante tridimensionnelle. Il pourrait maintenant fabriquer des objets personnalisés, des objets domestiques, leur donner une dimension artistique…

Mais les impacts dépassent largement la sphère privée. C’est l’espace collectif qui s’en trouve changé. L’impression 3D peut en effet apporter énormément à l’architecture par exemple : on peut aujourd’hui en effet imprimer un modèle réduit parfait du futur bâtiment, et on peut imaginer, dans un futur proche, imprimer des parties de « grands » structures tels que des maisons, des ponts, avec des imprimantes plus grandes.

Cet outil engagera-t-il un mode de consommation différent, plus écologique, mieux adapté à nos besoins réels ? Il permet en effet aux individus de recycler et de réparer davantage et plus facilement, et de ne plus dépendre sur ces points des grands groupes de production (de leurs « usures programmées », et de l’absence des pièces usées sur le marché).

Un pas de plus vers le futur ?

Malgré tous ses avantages, l’impression 3D reste néanmoins en développement. Cet outil possède encore des limites. Le temps de fabrication par les imprimantes disponible pour le public reste assez long.

L’impression 3D et sa capacité de reproduction peut aussi poser de très graves problèmes éthiques. La fabrication d’armes (pistolets, arbalètes..) en plastique ou en métal est dès lors possible à partir d’un fichier numérique. Même si ces fichiers restent aujourd’hui bannis dans les réseaux, il est toujours possible d’en trouver, sur le darknet par exemple.