De nouvelles étapes vers un avenir fascinant, où les objets de notre vie quotidienne seront façonnés par des lignes de production à impression 3D, sont en train d’être franchies.
Comment vivrons-nous dans un monde imprimé en 3D ? Imaginez l'effet des cinq tendances présentées ci-dessous sur notre monde, entre nouveaux horizons technologiques et gain de productivité.
1. Une production localisée pour les biens de consommation et les biens industriels
Biz Stone, co-fondateur de Twitter, a prédit que Nike pourrait devenir une « simple » société de logiciels d’ici dix ans.Si cela se produit, ce sera grâce à la production par impression 3D.Un avenir où tous les produits de la vie courante seront fabriqués au plus proche de chez vous.Supposons qu’un jour, à la maison, vous vous rendez compte que l'une des pièces de votre lave-linge a rompu. Une simple recherche sur internet pour trouver le fichier de la pièce - et hop -, vous l’imprimez à la maison ou au coin de la rue, dans votre centre d’imprimantes 3D, et vous voilà avec votre pièce de rechange. Votre fille devient trop grande pour ses chaussures sur mesure imprimées en 3D ?Direction le containeur à tri pour la vieille paire qui va se faire recycler et, sans perdre de temps, vous imprimez chez vous la nouvelle paire, une taille plus grande.
Nike, une future entreprise de conception de logiciels ? C’est la prédiction de Biz Stone, co-fondateur de Twitter.
Pour satisfaire nos besoins courants, la production de nos propres biens de consommation, comme dans les exemples ci-dessus, sera beaucoup plus pratique, abordable et efficace. Certes. Mais l'effet économique d’une production commerciale localisée sera encore plus considérable sur l’industrie.Partout sur le globe, des usines d’impressions numériques 3D de différentes tailles et capacités seront bientôt connectées à un réseau de production mondial.
Au mois de mai, la société CloudDDM a dévoilé son usine d’imprimantes 3D. Niveau productivité, l’usine fait tourner, 24 h/24, 100 imprimantes… avec trois employées.
Quid de la logistique ? La supply chain mondiale va avoir mal. Elle se trouvera face à la fabrication numérique directe. Cette capacité de fabriquer des composants et des produits finis, à proximité de leur point d'utilisation, sera beaucoup plus efficace que l'approvisionnement mondial d'aujourd'hui.Est-ce que votre entreprise participe à la chaîne d'approvisionnement globale ? Respirez un bon coup car la production localisée va dramatiquement contracter - voire éliminer ! - les chaînes d'approvisionnement que nous connaissons aujourd'hui.
Productivité et intégration. La société CloudDDM a tout simplement choisi d’implanter son usine au sein de la plateforme UPS mondiale, à Louisville, Kentucky.
PWC, l'un des quatre grands cabinets d'audit et de conseil au monde, a récemment estimé que près de 40% du fret aérien et maritime est sous la menace 3D. Les implications de ces changements sur les chaînes d'approvisionnement et de tous ceux qui y participent sont énormes.
2. Des matériaux de production personnalisés
La possibilité de personnaliser les matériaux utilisés pour la production, jusqu’à l’impression de tissus vivants, va véritablement transformer le monde. Les médecins utilisent déjà l'impression 3D pour créer des arthroplasties du genou, personnalisées pour chaque patient. Très bientôt, le matériau lui-même contiendra des analgésiques et des antibiotiques destinés à être libérer lentement au fil du temps.
Entrepreneur visionnaire, le docteur Daniel Stolyarov expérimente, avec l'aide du graphène, l'impression 3D. Une substance qui est souple, transparente, avec des propriétés de conductivité extraordinaire. Elle est pourtant 100 fois plus résistante que l'acier ! Et sept fois plus légère que l’air !
Le matériau le plus léger au monde. Sept fois plus léger que l’air, un bloc de graphène tient sur une fleur.
A la tête de la société Graphene 3D Lab, le docteur Stolyarov envisage de l’utiliser comme matériau de choix pour l’avenir de l’électronique, le stockage de l’énergie, l’administration de médicaments ou encore le développement de nouveaux matériaux composites.
La combinaison moulante et anti-balles de Superman deviendra-t-elle une réalité ? Sans doute. En tout état de cause, c’est déjà le cas pour l'impression de cellules humaines - y compris les cellules souches - dans des tissus vivants fonctionnels complexes. Ces techniques sont déjà utilisées pour répondre à la nécessité pour les tissus et les organes d’être compatibles lors d’une greffe. Ce que les Anglo-Saxons appellent le bioprinting 3D a le potentiel de remodeler complètement le monde de la santé.
3. La nano-impression
L’équipe de Jennifer Lewis, de l’université Harvard, a créé une batterie lithium-ion imprimée en 3D qui tient sur un mm².
La photo ci-dessus est une batterie lithium-ion imprimée en 3D, créée par Jennifer Lewis et son équipe à l'université Harvard. Elle fonctionne comme une batterie normale, sauf que cette batterie a la taille d'un grain de sable. Des batteries comme celles-ci peuvent être utilisées pour alimenter des dispositifs médicaux portatifs, de l'électronique ultra-compacte ou même des robots minuscules.
L’encre conductrice est extrudée sur un substrat en verre, université Harvard.
Vous avez entendu parler des progrès étonnants en nanotechnologie et de la fabrication de particules incroyablement minuscules pour les atomes et les molécules ? Eh bien, la nano-impression 3D permet le prototypage rapide de micro et de nano structures. C’est une application des concepts d'impression 3D à la nanotechnologie. Un bouleversement qui conduira à une nano-fabrication plus rapide et plus efficace, et donc économiquement viable beaucoup plus tôt que la plupart des futurologues ne l’avaient envisagé.
De multiples applications pourraient ainsi voir le jour. Des secteurs comme celui de l’industrie automobile ou de l’aéronautique, avec leurs énormes besoins en métaux, sont les premiers concernés. Les futurs avions seront plus légers et moins coûteux à fabriquer, tout en consommant moins de carburant. Les voitures électriques, quant à elles, verront le poids et la taille de leurs batteries considérablement réduits, tout en étant plus performantes.
Créés à l’université de Caltech, les composants individuels de cette structure ont une taille de 5 nanomètres.
Avec de tels matériaux, on pourra tenir dans la paume de sa main la quantité entière de métal nécessaire pour construire la tour Eiffel. Si cela peut encore sembler aujourd’hui très optimiste, Julia Green et son équipe de l’université de Caltech sont convaincus que cela se réalisera dans un avenir proche.
Les recherches menées à Caltech pourraient fournir aux ingénieurs de nouveaux matériaux aux propriétés préalablement définies selon la destination de l’objet final.
4. Conception orientée vers un but.
L'impression 3D permet une complexité presque illimitée en géométrie et en matériaux, tant et si bien que les humains deviendraient le facteur limitant pour tirer pleinement parti des possibilités. La solution ? Un ordinateur pourrait générer automatiquement des centaines et des centaines de variations d'une conception, jusqu'à ce qu'il résolve un problème spécifique. C’est l'objectif de la conception orientée vers un but, le goal-directed design.
La conception assistée par ordinateur, utilisant l'impression 3D et le logiciel en cours de développement Autodesk Dreamcatcher.
Actuellement, la conception assistée par ordinateur (CAO) est utilisée pour créer manuellement et analyser les prototypes. Mais avec la conception orientée vers un but, vous commencez avec des objectifs spécifiques - incluant des facteurs comme la force, le poids et la durabilité - et l'ordinateur générera des centaines de possibilités de conception, afin d’évaluer et de recommander les meilleurs designs en fonction des différents objectifs. Alliant forme et matériel illimité, la personnalisation de l'impression 3D avec la puissance de calcul des ordinateurs va aboutir à des conceptions qu'aucun humain n’aurait pu imaginer. Dans l'avenir, les meilleurs designers ne seront pas ceux qui viennent avec les meilleurs croquis mais ce seront ceux qui sont en mesure de soumettre à l'ordinateur les meilleures questions.
5. L’impression 4D
A présent, que vous commencez à entrevoir où l'impression 3D va nous mener : êtes-vous prêt pour l'impression 4D ? Avec cette nouvelle technologie, vous imprimez un objet 3D qui, à un moment donné, peut automatiquement s’auto-assembler ou encore changer de forme lorsqu'il est confronté à un changement dans son environnement, comme la température ou l'humidité. C’est la quatrième dimension. Cette technologie, lancé par Skylar Tibbits au MIT, a des implications gigantesques pour les consommateurs et les industriels. Imaginez une brique de construction qui atteint uniquement son poids à l'endroit exacte où elle sera utilisée. Imaginez des tuyaux hydrauliques qui se réparent automatiquement s’ils sont endommagés. Préparez-vous à porter des espadrilles qui deviennent des chaussures de course si vous commencé à courir, ou encore de faire croître des crampons si vous marchez sur l'herbe, ou devenir imperméable à l'eau quand il commence à pleuvoir. Bien que cette technologie soit encore balbutiante, elle promet de catapulter l'impression 3D vers une toute nouvelle dimension.
Lancée par Skylar Tibbits, au MIT, la technologie 4 D permet l’auto-assemblage des matériaux. L’énergie est fournie en secouant le récipient.
Le fait de vivre dans un futur imprimé en 3D sera-t-il vraiment très différent de ce que l’on connait aujourd'hui Qui sait ? Nous allons encore enfiler nos chaussures un pied après l’autre.Cependant, ces chaussures pourront être imprimées directement chez nous, avec des formes complexes et aux propriétés personnalisée, basée sur nos dimensions de pieds et des modèles d'utilisation précises générés par ordinateur.Elles pourront automatiquement réagir à notre environnement et utiliser des micro-capteurs embarqués pour envoyer des informations vers votre base de données personnelle, dans le cloud.
Quant au secteur du transport et de la logistique, il se trouvera lui confronté à la fabrication numérique directe.
