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Impression 3D
L’évolution constante de l’impression 3D
Une utilisation accrue dans des secteurs clés
janvier 14, 2025
par Pierre Deschamps
(Crédit photo : Polaris) Depuis les années 2000, l’impression 3D ou fabrication additive a connu un essor impressionnant. Au cours du récent quart de siècle, elle s’est ainsi immiscé dans des secteurs comme l’armement, l’aéronautique, l’aérospatial, la médecine, l’architecture, les bâtiments, les structures de toutes sortes, la bijouterie, les instruments de musique, les enceintes acoustiques. Récemment, ce procédé de fabrication a donné lieu à de nouvelles prouesses techniques fort impressionnantes. Des évolutions que des sites d’information sur le web comme 3D Printing Industry et 3Dnatives font régulièrement état. En voici quelques exemples.
Des moteurs en 3D
Ainsi, fin 20024, la start-up aérospatiale allemande POLARIS Spaceplanes a achevé avec succès les essais de roulage et de vol de son démonstrateur MIRA II propulsé par un aérospike. Le prototype de cinq mètres de long est équipé du moteur-fusée linéaire AS-1 imprimé en 3D de POLARIS. MIRA II sert de tremplin à l’avion spatial de taille normale AURORA de la société, qui devrait commencer ses opérations de vol en 2028.
L’année dernière, la société a reçu deux moteurs d’aérospikes AS-1 imprimés en 3D par l’entreprise allemande de fabrication additive AM Global. Ces premiers moteurs ont été utilisés pour les essais au sol, mais AM Global a également imprimé en 3D deux moteurs d’essai en vol plus légers pour les démonstrateurs MIRA.
Pendant la combustion en vol, le moteur du MIRA II a fonctionné à une pression de chambre réduite afin d’obtenir une combustion riche en carburant. Cela a permis aux ingénieurs de POLARIS de recueillir des données sur les performances tout en soumettant les composants du moteur à des contraintes minimales.
Des antennes en 3D
Les antennes sont essentielles pour les communications sans fil, la navigation, le radar, la radiocommunication et la science. Leur fonction principale est de recevoir ou de transmettre des ondes électromagnétiques. Jusqu’à présent, les antennes étaient rigides et peu flexibles, ce qui est sur le point de changer grâce à un projet de chercheurs du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) à Baltimore.
Le projet a débuté en 2019 et l’objectif était de développer des technologies 3D et des alliages à mémoire de forme pour des antennes qui peuvent se déformer indépendamment en fonction de la température. Ces antennes imprimées en 3D pourraient contribuer à l’avenir de la recherche militaire et spatiale. L’antenne innovante imprimée en 3D est conçue pour s’adapter dynamiquement à une gamme plus large de fréquences radio et remplacer les antennes traditionnelles grâce à sa plus grande flexibilité
Des pièces en 3D en F1
La Formule 1 continue d’évoluer en adoptant des méthodes de prototypage rapide et la production de pièces complexes grâce à l’impression 3D. Les écuries de F1 sont de plus en plus nombreuses à adopter cette technologie et, au fil des ans, des partenariats se sont noués entre les écuries de course et les pionniers de l’impression 3D.
C’est ainsi que McLaren F1 Racing utilise quant à elle une vingtaine d’imprimantes 3D Stratasys pour produire plus de 9 000 pièces par an, exploitant l’impression 3D pour la création de prototypes.
Du béton en 3D
L’impression numérique transforme progressivement le secteur de la construction. De nombreux projets, des maisons aux centres commerciaux, ont déjà vu le jour grâce à cette technologie. Aujourd’hui, un projet en particulier attire l’attention : des chercheurs de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapore) ont mis au point une technique d’impression 3D du béton capable de capturer le carbone.
Cette innovation ouvre de nouvelles perspectives pour réduire l’empreinte écologique de la construction. Le projet arrive quelques mois seulement après que des chercheurs de l’université de Virginie ont mis au point une formule de béton pour l’impression 3D qui a permis de réduire les émissions de carbone de 31 %, preuve d’un effort mondial pour rendre l’impression 3D dans le domaine de la construction plus écologique.
Du cacao en 3D
Comme le mentionne le site VoxelMatters, des chercheurs de l’Universtité Queens de Belfast, en Irlande, ont développé un supplément santé novateur imprimé en 3D à base de cacao, conçu comme un vecteur de nutriments et de vitamines pour renforcer le système immunitaire. Cette formulation unique combine les bienfaits nutritionnels du miel grec avec la vitamine D3, tous deux reconnus pour leur rôle dans le soutien du système immunitaire.
« Le miel grec possède une composition chimique complexe qui en fait un ingrédient nutritionnel précieux pour la santé. Cette étude a démontré que le miel étudié présente de nombreuses propriétés bénéfiques, le rendant utile à la fois pour améliorer la santé et pour prévenir ou traiter diverses maladies, a déclaré le professeur Dimitrios Lamprou, qui a dirigé les travaux en question. En intégrant le miel dans des formes galéniques à base de cacao imprimées en 3D, on peut améliorer la palatabilité (qualité gustative) et l’adhésion des patients tout en facilitant la préparation de suppléments santé et de nutraceutiques personnalisés. »
Des implants oculaires en 3D
L’Agence Science Presse rapporte pour sa part que le professeur Marc-André Fortin, utilise l’impression 3D dans son Laboratoire de Biomatériaux pour l’Imagerie Médicale (BIM) au Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval pour résoudre un problème dans le traitement du cancer de l’œil.
Ce cancer peut être traité par curiethérapie qui consiste à appliquer un implant radioactif sur la tumeur pour la circonscrire et l’éliminer. Mais les implants disponibles ne couvrent pas toujours la tumeur de façon optimale.
Comme l’explique un article publié en octobre dernier par l’Agence, « les implants standards sont composés d’une couche métallique et d’une couche de silicone entre lesquelles sont insérés des grains radioactifs pour irradier et contrôler la tumeur. Un chirurgien insère l’implant contre l’œil vis-à-vis de la tumeur et le retire après 3 jours d’exposition à la radiation. Les implants standards ont bien une forme hémisphérique pour s’adapter à la rondeur de l’œil, mais tout le monde n’a pas les yeux exactement d’un même rayon de courbure. Les tumeurs n’ont pas toutes la même forme ni le même emplacement non plus. C’est pourquoi il arrive que des radiations débordent de la tumeur, touchent la rétine et causent une pathologie appelée rétinopathie. Pour remédier à ces fâcheux effets secondaires, l’équipe de Marc-André Fortin s’attèle à concevoir et fabriquer des implants sur mesure selon la taille et la forme de la tumeur et de l’œil du patient », le tout en utilisant l’impression 3D pour réaliser ces implants.
Les perspectives d’avenir
Publié en octobre 2024 par TCT Magazine, le Global 3D Printing Market Overview 2024-2028 prévoit que l’industrie connaîtra au cours des prochaines années une croissance significative. En effet, selon cette étude, la taille du marché devrait avoisiner le 33 milliards de dollars américains en 2027. Cette croissance s’expliquerait par des innovations marquantes susceptibles de réduire sensiblement le coût des imprimantes 3D ainsi que une percée importante dans différents secteurs d’activités.
Les secteurs concernés sont prioritairement ceux de la santé, de l’automobile, de l’aérospatial, de la défense, lesquels profiteront grandement de la fabrication 3D de pièces et de composants plus légers et à la géométrie plus complexe.
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