L'impression 3D

Ou la fabrication additive d'objets

Depuis les années 80, l’impression 3D a beaucoup évoluée.  Le principe est simple : créer des objets de manière additive en superposant le matériau brut couche après couche. Il existe aujourd'hui de très nombreux matériaux imprimables comme le plastique, les résines, les métaux, la cire, le bois, la fibre de carbone ou encore la céramique...

Qu'est-ce que l'impression 3D et en quoi consiste-t-elle ?

La fabrication additive consiste à fabriquer des pièces à partir d'un modèle 3D, sans avoir besoin de moules ou d'outils d'aucune sorte, en déposant des couches de matériaux (Layer Manufacturing Technologies, LMT) et en les consolidant ensuite, par différentes méthodes.

Une imprimante 3D est une machine capable de faire des répliques de dessins 3D, de créer des pièces ou des modèles volumétriques à partir d'un dessin réalisé par ordinateur, téléchargé sur Internet ou rassemblé à partir d'un scanner 3D. Ils naissent avec l'idée de convertir des fichiers 2D en prototypes réels ou 3D.

Quelle est la technologie la plus utilisée en impression 3D ?

1. Technologie de photopolymérisation :

La photopolymérisation est le plus ancien système d'impression 3D disponible. Il s'agit essentiellement du durcissement sélectif d'un photopolymère liquide dans une cuvette à l'aide de différentes méthodes.

Les 3 types de photopolymérisation les plus courants sont : SLA ou stéréolithographie, DLP (traitement numérique de la lumière), aussi appelé photopolymérisation par lumière ultraviolette et photopolymérisation par absorption de photons.

Les technologies d'impression 3D ont un nombre infini d'applications.

Grâce à leurs faibles coûts de production et à l'apparition de modèles d'imprimantes SLA et DLP basés sur l'open source, comme le célèbre B9 Creator, ou d'innombrables modèles bon marché comme ceux commercialisés par Formlabs, ces technologies d'impression 3D ont acquis une grande notoriété dans des secteurs comme la bijouterie, la dentisterie, la miniaturisation, la reproduction et bien sûr le prototypage pour diverses industries.

Au cours des 10 dernières années, la production finale de pièces utilisant ces technologies est devenue populaire, notamment grâce à l'utilisation d'équipements destinés à la production professionnelle ou industrielle, parmi lesquels on trouve ceux commercialisés par la marque 3DSystems, tels que le Projet 6000 ou Projet 7000, ou la marque familiale 3SP Envisiontec.

2. Extrusion de matériaux :

Il s'agit de la technologie d'impression 3D ou de fabrication d'additifs la plus répandue grâce aux "imprimantes 3D de bureau", bien qu'elle ait une grande capacité de production dans les environnements professionnels ou industriels.

Cette technologie a été inventée par le cofondateur de Stratasys, Scott Crump et son épouse en 1989.

Le procédé utilisé est connu sous le nom de FDM (Fused Deposition Modeling), bien que ce terme soit enregistré par la multinationale Stratasys Inc. qui le fait également connaître sous le nom de FFF (Fused Filament Fabrication), pour éviter les problèmes juridiques.

Cette technologie utilise un matériau sous forme de filament polymère ou métallique stocké en bobines, qui est introduit dans une tête d'extrudeuse qui est au-dessus de la température de fusion du matériau et peut se déplacer selon trois axes, ce qui permet, par dépôt sur une surface d'impression et superposition ultérieure de couches, de créer des objets avec une précision limitée, mais suffisante dans de nombreuses applications.

L'utilisation de cette technologie est très large étant donné la grande variété de matériaux disponibles à cette fin.

Comme nous le savons déjà, il s'agit d'une production fiable et sans surveillance, d'une production propre, facile à utiliser et adaptée aux bureaux et aux lieux de travail avec peu de ventilation. Enfin et surtout, les thermoplastiques de production compatibles sont mécaniquement et écologiquement stables, ce qui favorise la fabrication de pièces finales à un coût relativement faible.

C'est quoi la bioimpression ?

Le défi : obtenir des tissus viables

Un travail récent publié dans Nature Biotechnology a présenté un nouveau dispositif capable de créer des os, du cartilage et des muscles avec cette technologie.

L'équipe d'Anthony Atala au Wake Forest Baptist Medical Center (USA) a développé une imprimante biologique appelée ITOP (Integrated tissue and organ printing system). Le fonctionnement de la machine est divisé en deux parties. Tout d'abord, le système utilise des polymères pour réaliser une matrice avec la structure de base ou "échafaudage" du tissu qu'il est destiné à imprimer. Il injectera ensuite l'encre - constituée d'un hydrogel enrichi en cellules - sur la structure.

De cette façon, l'impression 3D pourrait créer des muscles en utilisant des précurseurs de fibres musculaires - appelés myoblastes - ou oreilles à partir de chondrocytes. Les structures obtenues grâce à cette technologie ont présenté une viabilité réussie une semaine après leur fabrication, surmontant ainsi l'un des principaux défis de l'impression 3D. Les chercheurs américains ont également été en mesure d'imprimer une mâchoire ou une partie du crâne à partir de cellules souches. Enfin, les scientifiques ont prouvé que les tissus imprimés pouvaient être implantés sans problème chez les rats et les souris. Ils ont découvert que la survie dépassait 90% et qu'ils pouvaient se régénérer et produire de nouveaux tissus dans le corps.

Des exemples comme celui de l'appareil ITOP montrent que nous nous rapprochons de plus en plus de faire de l'impression 3D une réalité quotidienne dans notre vie. Des résultats qui s'ajoutent à la recherche pour fabriquer des "blocs" de cellules souches en laboratoire à l'aide de cette technologie ou pour développer artificiellement des vaisseaux sanguins. Travaux qui mettent en évidence l'intérêt et le potentiel des imprimantes 3D dans le domaine de la santé et de la médecine régénérative, dans le but d'améliorer et d'accélérer les greffes d'organes et de tissus.

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