Lundi 2 juin 2014 à 7:49

Sciences et techniques

  Hier je vous ai décrit des imprimantes 3D « personnelles » à fil de plastique fondu et extrudé; aujourd’hui, je vais décrire deux types d’imprimantes industrielles à stéréolithographie et à frittage par laser, plus chères mais beaucoup plus précises, et certaines de leurs applications. (Les schémas de Bruno Bourgeois sont extraits de la revue La Recherche).

    Une deuxième technique consiste à déposer un liquide photosensible que vient ensuite polymériser un laser ultraviolet. À chaque passage du rayon sur le plateau d’impression, couche après couche, le liquide se transforme en résine solide jusqu’à former l’objet complet. La lumière peut être dirigée par puce très petite, de haute définition contenant un très grand nombre de miroirs microscopiques, comme celles utilisées dans les projecteurs d’images de microordinateurs.
    Cette technique de "stéréolithographie" permet d’atteindre des précisions de l’ordre de 10 à 15 micromètres, les objets restant en plastique mais conviennent à la réalisation de prototypes de grande qualité, permettant de vérifier les formes et dimension d’un objet en cours d’étude. Elles sont utilisées de façon courante pour créer des objets qui doivent être adaptés à des dimensions extérieures qui varient selon les cas, comme par exemple les prothèses dentaires ou auditive, ou bien par des désigners qui créent des modèles en bijouterie.
    Ces imprimantes coûtent de l’ordre de 3000 € (dix fois plus que celles à filage).
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences2/3Dlitho.jpg

    Une autre technique réservée à de la fabrication industrielle est celle du frittage de poudre, en utilisant un faisceau laser puissant pour échauffer localement la poudre et ainsi faire fusionner ses particules, couche après couche.
    Les imprimantes à frittage par laser sont de grande taille et coûtent plusieurs centaines de milliers d’euros quand leur     automatisme permet une production de série, par exemple de boitiers, de coques, de pièces de mécanismes, et notamment des pièces du domaine aéronautique ou spatial, précises et de très haute résistance..…
    Des machines moins chères, destinées à la fabrication de prototypes et non de séries, sont utilisées par les grands cabinets d'architecture
pour la construction de maquettes, par des artistes et des designers pour la création de sculptures complexes, ou par le secteur de la mode pour Ia réalisation de pièces sur mesure, mais aussi par des laboratoires de recherche notament dans le domaine des prothèses biologiques.
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences2/3Dlaser.jpg    Le principal avantage du frittage de poudre est d'offrir un choix très vaste de matériaux d'impression. Dès lors que le matériau peut être réduit en poudre homogène, son impression 3D est envisageable.
    Le matériau plastique le plus courant est le polyamide, mais, surtout, il est
possible d'imprimer des métaux, ce que ne peuvent faire les techniques précédentes : titane, cobalt, chrome, acier inoxydable, mais aussi or, argent, bronze ou platine peuvent être imprimés par des machines 3D à frittage. On peut même fusionner par un procédé analogue du sable ou du béton.  Les machines ne sont évidemment pas polyvalentes, mais adaptée à un type particulier de poudre.
    Par ailleurs la poudre qui n’est pas utilisée est récupérée et peut reservir ensuite, ce qui est important avec des métaux précieux.

    Certaines machines ne procèdent pas par fusion de la poudre, mais, par encollage des couches par dépôt de colle que l’on polymérise.

http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences2/Crane3D.jpg     On trouve souvent des articles sur des applications médicales, toujours spectaculaires. Par exemple un crâne entier a été reconstitué en plastique avec une imprimante 3D, avant d'être implanté sur une jeune femme aux Pays-Bas. La prothèse a été réalisée en plexiglas, transparent, résistant aux ultraviolets et à la corrosion, et léger. La forme a été élaborée à partir d'un scanner, et l’opération de mise en place a duré 23 heures. (voir la photo ci contre)

    Mais la recherche médicale va plus loin : elle cherche à construire des organes avec des cellules vivantes humaines, notamment des cellules souches. Des essais sont effectués pour réaliser des prototypes d’oreilles (à partir de cellules de cartilage), de tissus osseux ou de muscles. Des implantations ont été faites sur des animaux. Le problème sera celui à moyen terme du rejet, mais qui est moindre qu’avec des implants plastiques..


http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences2/3Dindus.jpg     L’impression 3D est donc porteuse de grandes promesses, et devrait peu à peu envahir notre monde comme les imprimantes numériques de bureau., pour textes et images. Leur prix va sûrement baisser lorsque les ventes vont sensiblement augmenter. (ci contre un e imprimante industrielle)
    Le principal frein restera le fait qu’il faut disposer d’un fichier 3D numérique de représentation des objets à réaliser.
    On commence toutefois à voir apparaître sur le marché des fichiers d’objets « standards » (par exemple des fourchettes cuillères couteaux…), ainsi que des sociétés qui possèdent un scanner et vendent donc de la « numérisation d’objet ».
    Je pense que mes enfants et petits enfants verront d’ici 10 à 20 ans un grand développement et une banalisation de ces techniques.
    Pour la réalisation de tissus humains utilisables couramment, ce sera peut être un peu plus long, car le problème n’est pas que technique, mais aussi biologique..
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