Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La fabrication additive occupe en 2020 des marchés stabilisés comme ceux liés à la réalisation de pièces prototypes, de pièces mécaniques, d’éléments artistiques et de mode, etc. Ces marchés se développent de manière continue exploitant des innovations incrémentales. Indépendamment de cet aspect, de nombreux verrous scientifiques et technologiques sautent les uns après les autres pour que la technologie 3D occupe de nouvelles niches comme le bio-printing et le 4D printing (association du temps aux trois paramètres d’espace). Cet article rassemble des éléments de prospective reliés à ces nouveaux horizons qu’il s’agisse d’échelles aussi bien nanométriques que d’échelles de tailles plus « humaines », sans oublier l’importance qu’a pris la fabrication additive dans la pandémie de la Covid-19…
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In 2020, additive manufacturing covers stabilized markets as those linked to the realization of prototypes, of mechanical objects, of artistic and fashion elements, etc. These markets are under continuous development exploiting incremental innovations. Independently of this aspect, numerous scientific and technological locks are in turn removed so that 3D technology occupies new niches as the bio-printing, and the 4D printing (association of the time parameter to the 3 space parameters). This article gathers forecasting elements of linked up with these new horizons be it about nano-metric scales of more "human” sizes… not to mention the importance of additive manufacturing in the Covid-19 pandemics.
Auteur(s)
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Jean-Claude ANDRÉ : Directeur de recherche au CNRS
INTRODUCTION
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.
MOTS-CLÉS
fabrication additive 4D printing Interdisciplinarité nano-fabrication micro-fluidique 3D bio-printing
KEYWORDS
additive manufacturing | 4D printing | Interdisciplinarity | nano-manufacturing | 3D micro-fluidics | bio-printing
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2017 par Jean-Claude ANDRÉ
DOI (Digital Object Identifier)
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8. Glossaire
Bio-bots
Également appelés « soft-robots », ils sont composés de matériaux déformables (fluides, élastomères, gels, etc.) qui miment les propriétés élastiques et rhéologiques de tissus biologiques et d’organes.
Bio-printing
Sujet émergent issu des technologies de fabrication additive qui vise la fabrication d’organes et de tissus vivants.
Micro-fluidique
Science et technologie de systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre.
Organoïde
Structure multicellulaire tridimensionnelle qui reproduit in vitro la micro-anatomie d'un organe.
Origami
À l’origine, nom japonais de l'art du pliage du papier. Ce principe a été appliqué à des matériaux plats dont on fait évoluer la forme par pliage.
Voxel
Volume élémentaire transformé lors de la fabrication additive.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDRÉ (J.C.), LE MÉHAUTÉ (A.), DE WITTE (O.) - Dispositif pour réaliser un modèle de pièce industrielle. - Brevet français n° 8411241 (1984).
-
(2) - ANDRÉ (J.C.) - From Additive Manufacturing to 3D/4D Printing – Volume 1 : From the first concept to the present applications ; Volume 2 : Improvement of the present technologies and constraints ; Volume 3 : Breakdown innovations : Programmable matter ; 4D Printing and Bio-Printing. - ISTE/Wiley Ed., Londres, UK (2017).
-
(3) - ANDRÉ (J.C.) - L’émergence silencieuse de la complexité en impression 3D. - Entropie, 20-1, 34 p. https://www.openscience.fr/L-emergence-silencieuse-de-la-complexite-en-impression-3D (2020).
-
(4) - DE DINECHIN (J.) - Guide de survie du chef de projet – Surmonter les épreuves, créer la confiance, organiser le succès. - Dunod Éd., Paris (2017).
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(5) - SCHUMPETER (J.A.) - The theory of economic development. - Harvard...
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