Alors que l’impression 3D existe depuis plus de 30 ans, aux yeux du grand public, cette technique a un côté futuriste et fascinant. Encore aujourd’hui, ce domaine ne cesse d’évoluer grâce aux entreprises spécialisées et à la communauté de passionnés. Retour sur l’histoire de la technologie 3D, de ses balbutiements à aujourd’hui.
La naissance de l’impression 3D
L’idée folle de trouver un moyen de créer et de dupliquer des objets à l’aide d’une imprimante ne date pas d’hier. En 1972, Hergé avait déjà imaginé une photocopieuse tridimensionnelle. Elle permettait de reproduire des objets et des œuvres d’arts à l’identique. Une idée pas si farfelue que ça finalement !
Dès 1984, le tout premier brevet sur la « fabrication additive » est déposé par trois français : Jean-Claude André, Olivier de Witte, et Alain le Méhauté, pour l’entreprise CILAS ALCATEL. Cocorico !
Toutefois, l’Histoire retiendra le nom de l’américain Chuck Hull qui, quelques semaines plus tard, brevète la technique de stéréolithographie (SLA pour StéréoLithographie Apparatus). Ce brevet est à l’origine du nom de l’extension du fichier d’impression .stl du géant 3D Systems. Il convient de noter que l’ingénieur Chuck Hull n’est pas un profane : il est l’auteur d’une soixantaine de brevets dans le domaine du prototypage rapide.
En 1987, le procédé de frittage laser sélectif (ou SLS – Sintering Laser System) est inventé par l’entreprise DTM corp. Ce nouveau procédé de fabrication additive consiste à fabriquer un objet, couche par couche, sur la base de poudres de polymères, par frittage laser. Le prototypage rapide devient une réalité commerciale !
En 1988, la société américaine Stratasys lance sur le marché une nouvelle technologie qui repose aussi sur le dépôt de couches. Il s’agit du procédé FDM (Fused Deposition Modeling ou dépôt de fil fondu en français). Cette technique est encore utilisée aujourd’hui pour les imprimantes domestiques.
A partir de 1995, l’impression 3D franchit une nouvelle étape avec le DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Cette technologie correspond au procédé déjà connu de frittage laser sélectif mais cette fois sur la base de poudres métalliques avec un laser très puissant.
Les années 2000 ou le grand boom des innovations
En 2005, la société ZCorporation lance la première imprimante couleur. De la même manière qu’une imprimante quadrichromie 2D, l’impression se fait sur la hauteur en couches successives avec une matière de type minérale agrégée par un liant de colle.
2005, est aussi l’année de naissance de 3D Prod, à une époque où le marché de l’impression 3D professionnelle n’en était qu’à ses balbutiements. L’entreprise s’est d’abord positionnée sur le frittage laser de poudres qui présentait à l’époque une flexibilité intéressante dans le cadre d’une création d’entreprise : il était possible avec un seul équipement de réaliser des pièces plastiques comme des pièces métalliques. Depuis, elle a augmenté ses capacités et l’éventail des technologies proposées.
L’impression 3D « open source » prend un tournant exclusif en 2006 avec le Dr Adrian Browyer (professeur en génie mécanique de l’Université de Bath au Royaume-Uni) et son projet RepRap. L’idée à la base de ce projet est de pouvoir construire soi-même une imprimante 3D en technologie de dépôt de fil fondu. C’est le début du mouvement DIY.
10 ans plus tard, la société Carbon3D amène sur le marché une nouvelle technologie révolutionnaire : CLIP. Elle permet de multiplier par sept la rapidité en impression 3D. Ceci en utilisant de la résine, de la lumière et de l’oxygène pour polymériser l’objet :
Aujourd’hui, les géants de l’impression 2D veulent aussi leurs parts du gâteau. Hewlett Packard (HP) se positionne sur les imprimantes 3D professionnelles avec la technologie brevetée Multi jet Fusion. HP mixe les technologies d’impression multicolore et de frittage, ce qui constitue une révolution dans le secteur.
D’ailleurs, en 2017, 3D Prod devient le site référent pour HP en France. Pendant 6 mois, l’entreprise française est devenue le premier et l’unique imprimeur 3D professionnel sur notre territoire à pouvoir utiliser la technologie créée par HP.
Des cas d’application de plus en plus extraordinaires
Très rapidement, les chercheurs et ingénieurs exploitent les possibilités qu’offrent les imprimantes 3D, notamment dans le domaine médical.
En 1999, première prothèse implantée sur un être humain. Il s’agit d’une prothèse permettant d’accompagner l’agrandissement de la vessie d’un patient. Les contraintes étaient de taille : créer un « objet » adapté à la physionomie d’un patient et éviter les risques de rejets. Pour cela, la pièce a été enrobée de cellules du patient.
En 2002, les universitaires du laboratoire Wake Forest Institute for Regenerative Medicine recréent un rein fonctionnel. Capable de filtrer le sang et de diluer l’urine, il est greffé sur des animaux et ouvre la voie à la création d’organes et de tissus à des buts médicaux.
Mais le progrès ne s’arrête pas là ! En 2012, c’est une prothèse de maxillaire inférieur qui est posée sur une octogénaire.
Aujourd’hui, il est possible de créer des prothèses de membres inférieurs et supérieurs adaptés à la morphologie des patients. Elles peuvent même être personnalisées à l’infini.
A partir de 2010, l’impression 3D s’ouvre à de nouveaux domaines. L’ex- Président Barack Obama l’avait compris : l’impression 3D est la « prochaine révolution industrielle ». Et il n’avait pas tort car il est courant de considérer l’impression 3D comme la quatrième révolution industrielle.
En 2011, les ingénieurs de l’Université de Southampton parviennent à créer un avion (Sulsa) sans pilote en une semaine avec le SLS. Il mesure prêt de 2 m d’envergure et est propulsé à 160km/h par un moteur électrique.
La même année, c’est la société Kor Ecologic qui présente Urbee. Une voiture dont la carrosserie est totalement composée de pièces imprimées grâce à des imprimantes 3D. De plus, Urbee est « eco-friendly ».
Cette même année, il est rendu possible d’imprimer des objets en or ou en argent. Le but est de s’affranchir des contraintes pour les professionnels et de proposer des bijoux chaque fois plus uniques et personnalisés.
L’année suivante l’impression 3D alimentaire débarque et fait le buzz. On pense à l’impression 3D en sucre de la société américaine The Sugar Lab, et à la première imprimante 3D chocolat de la firme anglaise Choc Edge.
En 2014, l’évolution technologique s’attaque à l’immobilier. La société chinoise Win Su propose de fabriquer des maisons en impression 3D, à bas prix.
Et pour l’avenir ?
L’impression 3D est une innovation technique et technologique de grande envergure dont les applications sont infinies. Dans le domaine de la production industrielle, l’impression 3D offre des perspectives conséquentes. On pense notamment à la réduction du temps de production et à la personnalisation de produits.
On estime que la demande pour cette technologie ne cessera d’augmenter durant les années à venir. En 2015, l’étude de l’Institut Gartner prévoyait la commercialisation de plus de 200.000 imprimantes 3D pour un chiffre d’affaires global estimé à plus de 1,6 milliard de dollars. Pari réussit !
Et ça continue ! Selon ces prévisions, en 2018, il y aura plus de 3 millions d’imprimantes vendues, soit un chiffre d’affaires estimé à près de 13,6 milliards de dollars.
En France, durant son mandat de ministre de l’Économie en 2015, Emmanuel Macron avait annoncé sa volonté de faire de l’environnement industriel français « une industrie de future ». Cela passerait par l’utilisation massive des nouvelles technologies comme l’impression 3D. La France a commencé à démocratiser cette activité. On voit fleurir de nombreuses entreprises spécialisées dans la fabrication d’imprimantes 3D ainsi que de petites start-ups dédiées à la production de produits. Toutefois, la France reste quand même en retrait en se plaçant à la septième place lorsque l’on compare les parcs d’imprimantes 3D.
