Impression 3D : niches applicatives porteuses

Le concept d’impression 3D a été opérationnalisé en 1984 par deux brevets concernant la stéréolithographie consistant en la polymérisation résolue dans l’espace d’une résine sensible à la lumière. Le lecteur intéressé pourra utilement se reporter aux publications de Techniques de l’Ingénieur sur le sujet [À lire également dans nos bases]. Les coordonnées de l’objet à réaliser étaient mémorisées dans un ordinateur qui pilotait des miroirs galvanométriques, pour transformer un liquide en solide par polymérisation d'une couche fluide, voxel après voxel, d’où le concept de « fabrication additive ». L'ajout d'une deuxième couche, puis d'une troisième, etc. permettait de créer en principe la pièce prototype souhaitée qu'il fallait enfin extraire (et laver) du fluide non photo-transformé. Les autres principes de fabrication reposent sur la même base d’additivité, les procédés différant essentiellement par la nature et les modes d’adhésion de la matière à l’objet en construction. La règle du jeu est bien de disposer soit d’une énergie localisée, soit d’un positionnement du matériau localisé, soit des deux. Les techniques de fabrication additive sont maintenant bien connues avec de nombreux avantages.

Avec une dynamique continue de l’ordre de 20 % d’augmentation par an, en environ 35 ans, on est passé de dimensions centimétriques à l’espace nanométrique (nanotechnologies 3D), mais également au décamètre (bâtiment et travaux publics), de la pièce prototype avec le concept de photocopieur 3D à des applications réelles. Pratiquement tous les domaines sont concernés, depuis l’espace, l’avionique, l’automobile, la mécanique, jusqu’à l’art et les applications médicales (médicaments 3D, prothèses, etc.) chaque fois que la fabrication additive apporte un plus déterminant en termes de fonctionnalité et/ou coût.

L’objet de cet article n’est pas d’analyser les différentes niches applicatives qui continuent à se développer, mais d’examiner sur le front de la recherche quels peuvent être les domaines significatifs du développement de la fabrication additive dans le futur proche. À partir d’une analyse de situation (bibliographie et littérature grise issue de la consultation d’internet), plusieurs domaines encore non stabilisés émergent, la plupart s’appuyant sur des bases de science « dure » (nano-micro-fabrication et micro-fluidique ; impression 4D ; organoïdes et bio-printing), mais également, suite à la pandémie induite par la Covid-19. Ce dernier axe amène à réfléchir à des ouvertures organisationnelles finalement non anticipées avant la crise.

Dans cette version révisée de [BM 7 970], cet axe est donc nouveau et ceux qui avaient déjà été introduits en 2017 ont été profondément remaniés compte tenu du foisonnement scientifique (ou au contraire devant des blocages épistémologiques), modifiant assez notablement le paysage scientifique et technologique de ces domaines émergents.