Etymologie

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Le mot est apparu en anglais, "3D printer", par analogie avec "printer" (imprimante), vu que ces deux appareils présentent des similarités. Dans "impression 3D" le mot "impression" a totalement perdu son sens, en deux étapes :
  • une imprimante n'imprime déjà plus au sens physique, mais imprime bien au sens finaliste : Elle produit le même résultat qu'une presse.
  • Ce sens finaliste, produire un résultat, a été étendu à la fabrication additive d'objet tridimensionnel.

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Limites

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Certaines techniques d'impression tridimensionnelle sont émettrices de particules "ultrafines" (nanoparticules).
Les procédés métalliques basés sur la fusion de poudre donnent des pièces relativement nocives si la poudre est mal aspirée sur la pièce finale.

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Capacités

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En 2012, le marché mondial de l'impression 3D a atteint 2,2 milliards de dollars avec une croissance annuelle de 30 %.
En 2013, on sait gérer facilement des matériaux correspondant aux caractéristiques suivantes :
  • conducteurs électriques et isolants, résistants électriques ;
  • transparents, translucides ou opaques ;
  • rigides ou souples, élastiques ou cassants ;
  • pâteux, durs, abrasifs ;
  • colorés (toutes les couleurs, y compris phosphorescents, réactifs aux UV…) ;
  • magnétiquement inertes.
  • magnétiquement temporaires, médiocrement, en introduisant de la limaille de fer dans une cavité, ou un métal par exemple. (Une aimantation ultérieure permet de gérer les aimantations définitives).
En 2013, on ne sait pas gérer facilement des matériaux correspondant aux caractéristiques suivantes :
  • semi-conducteurs neutres, négatifs et positifs : voir l'article dédié : dopage (semi-conducteur) ;
  • précontraints ;
  • gaz.
Les textiles sont généralement assemblés séparément et fixés aux objets finaux.
Il est plus facile de construire les pièces détachées séparément et de les assembler ensuite, mais il est souvent possible d'imprimer les objets déjà terminés, avec l'assemblage déjà effectué.
Notez que Microsoft a déposé en septembre 2013 un brevet rendu public qui aurait pour objectif de repousser les limites décrites ci-dessus : en effet, l'entreprise envisage des imprimantes 3D35 capables d'élaborer des objets électroniques en fournissant comme "consommables" des cartouches de composants électroniques (puces, led, processeurs, etc.).

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Histoire, tendances et prospectives

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L'imprimante tridimensionnelle a d'abord relevé de la science-fiction (Arthur C. Clarke évoquait une « machine à répliquer » dans les années 1960, machine qui allait répliquer les objets comme on imprimait des livres, ce qui aurait un effet profondément positif sur la société : « l'humanité s'adaptera comme par le passé »15) ou de la bande dessinée (en 1972, dans le dessin animé Tintin et le Lac aux requins, le professeur Tournesol invente une photocopieuse tridimensionnelle immédiatement convoitée par Rastapopoulos pour fabriquer des faux en dupliquant des œuvres d'art volées dans de grands musées).
Puis dans le dernier quart du xxe siècle certaines industries l'ont développée et utilisée (pour le prototypage surtout).
Elle s'est ensuite démocratisée au début du xxie siècle. Et de nombreux observateurs estiment qu'elle prendra une part importante dans la nouvelle forme de production. Jeremy Rifkin pense qu'elle pourrait être un des éléments de son concept de troisième révolution industrielle.
La précision de l'impression, et les typologies de matériaux sont susceptibles d'augmenter à l'avenir au fur et à mesure des progrès techniques.
Le sable, depuis longtemps utilisé en fonderie semble avoir d'abord été testé pour l'impression 3D en 1999 en Allemagne par la start-up Generis (qui s'est en 2003 scindée en ProMetal, consacré à l'impression en sable et Voxeljet, spécialisée en moulage à cire perdue). Plus récemment (2012-2013), des expériences artistiques et/ou techniques ont utilisé des machines construisant des objets ou décors en sable, parfois de grande taille. C'est le cas par exemple de :
  • décors d'architecture imprimée par les architectes Michael Hansmeyer et Benjamin Dillenburger, réalisés avec le Départment d'Architecture de l'ETH de Zurich 19. La machine 3D a produit des objets de grande taille à base de sable mis en forme à partir d'algorithmes conçus pour produire des formes complexes et décoratives, qui ont été exposées en France au FRAC d'Orléans en 2014
  • Des « sculptures » ou objets utilitaires construit par un « robot mobile pulvérisateur de pierre » (Stone Spray robot) contrôlé par ordinateur et capable d'imprimer dans plusieurs directions à la fois (selon deux plans ; vertical et horizontal) pour produire des formes complexes éventuellement autoportantes (meubles, murs, sculptures... construites à base de sable aggloméré par une colle (liant écologique certifié LEEED (Leadership in Energy and Environmental Design), avec une alimentation électrique qui est un panneau photovoltaïque. Ce robot a été produit par Shergill, Anna Kulik et Petr Novikov, supervisés par Jordi Portell, Marta Male Alemany et Miquel Iloveras de l'IAAC (Institut catalan pour une architecture avancée (Institute for Advanced Architecture of Catalonia (en))
  • Des objets en sable fondu ; la fusion étant ici produite par concentration d'un faisceau de lumière solaire sur une couche renouvelée de sable du désert ; Markus Kayser a ainsi produit un petit prototype très simple, testé avec succès dans le désert du Sahara fonctionnant au moyen d'une lentille de fresnel (« Solar Sinter Project ») concentrant la chaleur du soleil sur du sable ajouté dans la machine couche par couche, sur la base d'un modèle numérique.
Des objets de grande taille pourraient bientôt également être produits par la technologie du Contour crafting: Le Président Behrokh Khoshnevis, avec l'université de Californie du Sudet des financements de la Nasa et l'Institut Cal-Earth teste en 2014 une « imprimante 3D géante » avec comme projet de construire une maison en 24 heures. L'imprimante est ici un robot qui projette du béton selon un plan stocké dans l'ordinateur qui le commande. De tels robots pourraient construire, pour tout ou partie avec des matériaux prélevés sur place des édifices civils et militaires, des pistes d’atterrissage, des routes, des hangars ou encore murs anti-radiation ainsi que des structures éventuellement habitables sur la lune, mars ou d'autres environnements extraterrestres. Des tests sont faits dans un laboratoire situé dans le désert de la Nasa (D-RATS). Ce procédé est ou a été testé à petite échelle (projet "maison du futur / Urban initiative policy" (2004)) et il est envisagé par des industriels depuis plusieurs années.
Des robots capables d'imprimer des structures tridimensionnelles peuvent par exemple construire un pont autoportant (de taille modeste) sans avoir besoin d’échafaudage et en "imprimant" eux-mêmes leur propres structures de soutien qui peuvent devenir des pièces de l'architecture au fur et à mesure que son plan se matérialise. Un premier projet a porté sur l'utilisation de sable comme matériau de base et mi-2015, une start-up néerlandaise a ainsi annoncé vouloir tester (mi-2017) la construction d'un pont piéton de 7 mètres au-dessus d'un canal d'Amsterdam, en s'appuyant sur la méthode dite « impression hors de la boîte ». Dans ce cas les robots construiront le pont en projetant des petites quantités d'acier fondu, via des bras mobiles selon 6 axes, avec un gaz de soudage spécialement développé (par Air liquide)

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Histoire

07:42 Unknown 0 Comments

En 2013, cette technique est limitée à l'utilisation de matériaux non propices à un usage intensif et donc ne produit que des prototypes, parfois grandeur nature, mais l'usage qui en sera fait dans l'avenir reste un sujet de recherche et de débat. L'industrie dentaire et la bijouterie de luxe utilisent cependant déjà l'impression 3D avec succès pour la réalisation de pièces finales. Les industries aérospatiale, automobile et l'industrie du cinéma utilisent également déjà l'impression 3D avec succès pour des pièces finies. Certains utilisateurs d'imprimantes 3D personnelles ou de services d'impression 3D en ligne utilisent aussi déjà quotidiennement des objets imprimés en 3D. Débuté en janvier 2013, le projet Amaze de l'Agence spatiale européenne vise à permettre l'impression en 3D, de manière industrielle, de pièces exploitables dans l'aérospatial ainsi que d'autres domaines à fortes contraintes. Par ailleurs, à Amsterdam, un pont imprimé en 3D devrait être mis en service en 2017, pour relier deux berges d'un canal large de 6,5 mètres.


Une maquette de façade d'immeuble créée par impression tridimensionnelle.

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Enjeux du procédé

07:40 Unknown 0 Comments

Chris Anderson, écrivain et journaliste américain, auteur de Makers: The New Industrial Revolution, voit dans l'avènement de l'impression tridimensionnelle une troisième révolution industrielle. Barack Obama, le président des États-Unis, a indiqué sa volonté, lors de son discours sur l'état de l'Union en février 2013, pour que l'Amérique investisse dans la création de centres d'impression 3D dans le but de dynamiser l'innovation et de créer des emplois. Son développement pourrait relocaliser la production dans les pays riches, étant donné que désormais la main-d'œuvre serait devenue obsolète.

En France en 2013, le ministère du redressement productif, soutient par un appel à projets, 14 fablabs (ou laboratoires de fabrication additive), utilisant des machines d'impression 3D.

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