Impression 3D : niches applicatives porteuses

Le morphing, ou matière programmable, évoque une transformation spatiale d’un objet par l’apport spécifique d’énergie, quelles que soient sa forme et sa nature, par exemple une machine capable d’imprimer en 3D des créations, comme si elles émergeaient d’un métal liquide (cf. le robot T-1000 du film « Terminator 2 »). À partir d’une forme donnée, facile à réaliser, on choisit un système matériau réactif/procédé pour qu’elle devienne par programmation et ciblage spatial d’un apport d’énergie, une forme correspondant à une fonctionnalité spatiale et/ou temporelle...

La vision initiale de l’ingénieur (application du système KIS pour Keep It Simple) a été de faire simple, avec les outils/matériaux à sa disposition. À partir de procédés encore rustiques, il est capable de fabriquer des pièces en matière inerte, dans des domaines très variés. Le procédé utilisant de la lumière, breveté en 1984, reposait sur la connaissance des coordonnées de l’objet à créer, mémorisées dans un ordinateur pilotant des miroirs galvanométriques et l’ordonnancement du déplacement de la lumière pour transformer une résine en un solide par polymérisation d’une couche, voxel après voxel (analogue en 3D du pixel). L’ajout d’une deuxième couche, puis d’une troisième, et ainsi de suite permet de créer ainsi la pièce comme le fait le maçon pour construire un mur. Cette base sert (encore) de concept fondateur à l’ensemble des technologies de fabrication additive. Mais elle est en train de se fissurer.

Certains se préoccupent d’inventer des dispositifs qui peuvent changer le cours des choses sur des bases de robotique collective ou de fabrication additive 4D, introduisant une dimension temporelle ou fonctionnelle, de bio-printing : faire du vivant 3D ou des objets pour le vivant avec des aspects évidents en termes de réparation d’organes, voire de recherche de l’immortalité ou d’autres visions… L’objet de l’article concerne une présentation synthétique des futures évolutions radicales de la fabrication additive, des technologies 4D encore à construire, dont certaines sont extraordinaires et porteuses de futur technologique avec différentes niches applicatives, mais aussi de présenter les limitations technologiques, comme le couplage résolution-temps de fabrication, et épistémologiques lourdes associées à ces nouveaux enjeux empreints de complexité (systèmes dynamiques non linéaires) et fortement interdisciplinaires comme en bioprinting. Des bases scientifiques et des technologies sont ainsi exposées permettant « d’informer la matière » pour le 4D printing, nous examinons comment pousser à ses limites la technologie de fabrication additive en l’appliquant à des domaines porteurs comme la microfluidique, l’impression du vivant, la robotique ou l’espace nanométrique.

Un glossaire des termes utilisés est présenté en fin d’article.