L’impression 3D et le futur des objets

Qu’est-ce que l’impression 3D?

L’impression 3D, également appelée fabrication additive ou fabrication numérique directe, permet de fabriquer un objet en créant un objet numérique et en l’imprimant en 3D à la maison ou en l’envoyant à un nombre croissant de services d’impression 3D en ligne.  Dans le procédé d’impression 3D, ce modèle numérique, créé à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), est découpé en représentations bidimensionnelles, qui sont transmises à une imprimante, laquelle commence à accumuler des couches de l’objet l’une après l’autre à partir de sa base.  Des couches de matériel (sous forme liquide, pulvérulente ou filamenteuse) sont déposées sur une “zone d’accumulation” et fusionnées.  Ce procédé additif, qui limite les déchets parce qu’il n’utilise que la quantité de matériau requise pour fabriquer le composant (ainsi que son support), est distinct des procédés classiques de fabrication “soustractifs”, qui consistent à enlever des couches de matériau pour obtenir la forme désirée.

Il existe plusieurs techniques d’impression 3D.  La première technique commerciale d’impression 3D, la stéréolithographie, fut inventée en 1984 par Charles Hull.  Plusieurs autres techniques sont apparues par la suite, dont la modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM), le frittage sélectif au laser (SLS) et la matrice PolyJet.  Certaines de ces techniques consistent à faire fondre ou à ramollir des couches de matériau, d’autres consistent à lier des matériaux pulvérulents, d’autres encore à faire gicler ou à faire durcir sélectivement des matériaux liquides.

Le procédé consistant à “faire pousser” des objets couche après couche signifie également que, avec l’impression 3D, il est possible de créer des structures plus complexes que ce que permettent de faire les techniques classiques de fabrication.

Applications en médecine

La médecine est peut-être un des domaines d’application les plus intéressants.  L’impression 3D ne sert pas seulement à produire des prothèses et des appareils auditifs, elle est aussi utilisée pour traiter des maladies difficiles à traiter et pour faire avancer la recherche médicale, y compris dans le domaine de la médecine régénérative.  Dans ce domaine, les progrès sont rapides et impressionnants.

En 2002, des chirurgiens de l’hôpital pour enfants Mattel de Los Angeles ont utilisé des modèles réalisés par impression 3D pour planifier une intervention chirurgicale complexe destinée à séparer les siamoises guatémaltèques Maria Teresa et Maria de Jesús Quiej-Alvarez.  Grâce à ces modèles, l’opération a duré 22 heures au lieu des 97 heures normalement prévues pour ce genre de procédure.

En 2011, des chirurgiens de l’hôpital universitaire de Gand (Belgique) ont effectué une des transplantations faciales les plus complexes en faisant très largement appel à l’impression 3D pour planifier et réaliser l’opération.  Des modèles anatomiques et des guides adaptés au patient ont été réalisés par impression 3D afin d’être utilisés avant et durant l’opération. 

En février 2012, au moyen d’une imprimante 3D, les médecins et les ingénieurs de l’Université de Hasselt ont effectué la première transplantation réussie d’une mâchoire artificielle sur une femme de 83 ans souffrant d’une maladie chronique des os.  “Vous pouvez construire des pièces qu’il est impossible de créer au moyen d’une autre technique”, note Ruben Wauthle, ingénieur en applications médicales chez Layerwise, la société qui a construit l’implant, dans un reportage de la BBC.  “Par exemple, vous pouvez imprimer des structures en titane poreux qui favorisent la croissance osseuse ainsi qu’une meilleure durée de vie”.

La petite Emma, deux ans, est née avec une maladie 

congénitale rare, l’arthrogrypose, qui l’empêche de 
se servir de ses bras.  Au moyen des techniques 
d’impression 3D, les chercheurs de l’hôpital de
Delaware (États-Unis d’Amérique) ont mis au point un 
exosquelette personnalisé durable doté des pièces 
minuscules et légères dont elle a besoin pour bouger 
ses bras.  Emma appelle cette prothèse ses “bras 
magiques”.