Domaine institutionnel

De Impression 3D
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Domaine de l'éducation

Si ses usages et applications sont aujourd'hui encore sous employés, l'impression 3D est amenée à changer profondément les fondements de nos sociétés, il est donc nécessaire d'introduire cette technologie dans les écoles pour former les générations futures et faire changer les mentalités actuelles[1]. En effet, celle-ci peut être facilement utilisée comme outil dans un cadre éducatif, et ce du primaire à l’université.

Pour les plus jeunes, cette technologie s’avère surtout intéressante lorsqu’il est question d’enseigner les sciences, les mathématiques, la géographie ou encore l’histoire, etc. Elle permet de faciliter l’apprentissage de concepts plus abstraits par la manipulation et la visualisation de ceux-ci dans l’espace. L’impression 3D facilite notamment la compréhension des graphiques et des modèles mathématiques, des molécules ainsi que des formes et des reliefs du paysage. De plus, elle permet de réaliser diverses répliques de pièces historiques pouvant être manipulées par les enfants. Elle contribue donc à l’ajout d’une approche ludique à l’enseignement de ces matières en plus de familiariser les élèves d’un jeune âge à cette technologique qui risque de faire partie intégrante de leur vie future. Par ailleurs, elle offre également de nouvelles possibilités de création à un âge où la créativité joue un rôle très important dans le développement personnel. Certains industriels l'ont bien compris, l'entreprise de jouets Mattel, en partenariat avec l’éditeur de logiciels Autodesk, a récemment proposé une imprimante 3D spécifiquement conçue pour les enfants (elle est munie d'une portière transparente et d'une buse rétractable pour permettre l'observation du processus tout en garantissant un maximum de sécurité)[2]. [1].

Concernant les études supérieures, l'impression 3D permet aux étudiants de valider rapidement des formes, des volumes, des assemblages de pièces, etc., ce qui représente un atout précieux dans un bon nombre de filières comme l'ingénierie, le design, l'architecture ou encore les arts visuels, etc. Il est alors important de souligner la pertinence d'acquérir des connaissances en modélisation 3D et en maintenance des équipements. Ces compétences sont en effet de plus en plus demandées aux jeunes diplômés.

Enfin, cette technologie transforme les modèles d'enseignement établis. Elle impose aux professeurs de revoir le déroulement de leurs cours, articulés désormais "en mode projet" plutôt qu'en séances magistrales. Il a ainsi été prouvé que l'impression 3D stimule autant les élèves que les professeurs et rend les cours plus dynamiques.


Domaine hospitalier

Contrairement à un bon nombre de domaines où l’impression 3D commence tout juste à s’implanter, la médecine s’est, à l’inverse, très vite intéressée aux diverses applications offertes par cette technologie.

Équipement

Cette technologie peut être grandement utilisée tant par des chirurgiens que par des étudiants, pour pratiquer des gestes nouveaux et difficiles, en pratique clinique comme en recherche. Soutenu par les différentes technologies d'imagerie médicale permettant d'obtenir des images multidimensionnelles de l'organisme (scanneur, radiographie, échographie, IRM), il est possible de fabriquer, sur mesure, des maquettes représentant fidèlement l'organe endommagé pour mieux analyser et identifier les procédures adéquates avant l'opération. Pour réaliser une maquette d'organe ou de tissu, il est possible d'utiliser différents types de matériaux (généralement des plastiques). Dans cette optique, un chirurgien de Louiseville, aux États-Unis, a récemment pu opérer un nouveau-né atteint de quatre malformations cardiaques de manière rapide et sécuritaire [2]. En effet, grâce à l'impression 3D, le chirurgien a pu étudier une maquette du cœur du poupon avant l'opération, ce qui a facilité l'intervention.

Dans un autre ordre d'idées, l'impression 3D permet de créer différents accessoires facilitants le rétablissement du patient. En effet, un étudiant de l’Université Victoria de Wellington à récemment présenté un plâtre réalisé en plastique[3]. Doté d'une structure légère, aérée et renforcée au niveau de la partie fracturée, il présente de nombreux avantages face aux plâtres traditionnels (lourds, volumineux, salissants, incommodants, , malodorants, etc.). L'entreprise 3DMedScan permet également de réduire la durée de guérison du patient grâce à l'intégration d’électrodes émettant des ultra-sons dans la structure imprimée. Ceci permet tant de stimuler et d’accélérer la régénération de l'os fracturé ou de diminuer les douleurs et d’accélérer la guérison du muscle [4]. Par ailleurs, l'impression 3D facilite grandement la fabrication d'exosquelettes adaptés aux morphologies et pathologies de chaque patient, leur permettant ainsi de regagner l'usage de leur membre. Plusieurs personnes ont ainsi eu la possibilité de voir leur condition améliorée après un accident invalidant[5].

Également, il est désormais possible d'imprimer des verres de haute qualité notamment. de fabriquer des verres optiques pour la correction de la vue. L'entreprise LUXeXcel LUXeXcel a développé un procédé Printoptical qui consiste à déposer de la matière sous forme de milliers de gouttelettes. Ces gouttelettes s’assemblent entre-elles pour créer un objet totalement homogène qui sera ensuite solidifié à l’aide de rayons UV et qui ne nécessite pas de travail de post-impression. Cette technologie permet ainsi d'obtenir des verres optiques de haute qualité bien plus rapidement que par les méthodes traditionnelles

Le procédé Printoptical consiste à déposer de la matière sous forme de milliers de gouttelettes. Ces gouttelettes s’assemblent entre-elles pour créer un objet totalement homogène qui sera ensuite solidifié à l’aide de rayons UV et qui ne nécessite pas de travail de post-impression. Cette technologie permet ainsi d'obtenir des verres optiques de haute qualité bien plus rapidement que par les méthodes traditionnelles[1].

Implants et prothèses

Les chirurgiens orthopédistes bénéficient eux-aussi de la fabrication sur mesure d’implants pour leurs patients. Avec cette technologie, le choix des matériaux est important. Ceux-ci doivent être biocompatibles et posséder des propriétés fonctionnelles. Différents métaux sont utilisés, comme un alliage de titane qui est biocompatible et qui possède une la résistance mécanique nécessaire à son usage et une bonne porosité permettant aux cellules osseuses du corps de le coloniser efficacement. D'autres implants peuvent être fabriqués en plastique. En 2013, la Oxford Performance Materials, une société de recherche de plastique à d'ailleurs réussi à recréer 75% du dessus de la boite crânienne d'un patient ayant subit un grave accident. Après avoir modélisé le crâne de l'homme, on a pu imprimer une prothèse, réplique fidèle de l'originale. Par ailleurs, on a pu exploiter le polyéther cétone, un thermoplastique organique qui contrairement aux alliages métalliques habituellement utilisés, se rapproche davantage de l'os humain. [6]. Plusieurs autres matières se développent actuellement, comme des matières à cellules osseuses à base de diverses céramiques de synthèse.

Un autre avantage de l'implant sur mesure grâce à l'impression 3D est qu’il évite d'avoir à prélever un fragment d'os sur une autre partie du squelette du patient, pour ensuite tenter de l’adapter au corps de manière plus ou moins satisfaisante [7], sur Le figaro santé. Consulté le 17 février 2016.</ref>.

Par ailleurs, l'impression 3D semble offrir un nouvel espoir[8] pour les patients en attente d'une greffe d'organe. En effet, en 2014, une entreprise de bio-impression est parvenue à imprimer un foie humain fonctionnel[9]. Si le procédé en est encore au stade expérimental, dans l'avenir, il pourrait permettre d'éviter l'attente liée à la disponibilité d'un organe, et de réduire très fortement le risque de rejet de la greffe.

Enfin, l’impression 3D peut désormais employer du métal et de la céramique, ce qui permet de nombreuses perspectives dans la médecine dentaire, rendant ainsi possible la fabrication de ponts, couronnes et autres implants personnalisés pour tous les patients[10].

Domaine militaire

Alimentation

Les applications de l’impression 3D au niveau militaire sont diverses. Depuis 2014, le gouvernement américain s’intéresse au développement d’une imprimante 3D capable de produire de la nourriture. Cette avancée importante pourrait permettre de remplacer les rations actuelles « prêtes à manger » ce qui simplifierait cet aspect de la logistique lors du déploiement de troupes. En plus de permettre des économies substantielles, cet appareil est en mesure de fournir un repas adapté aux besoins nutritionnels de chaque soldat. Dans un même ordre d'idée, un investissement de 125 000$ à été fait par la NASA, qui voit un grand potentiel dans ce créneau. En effet, cela offrirait la possibilité de fournir une alimentation plus variée aux spationautes absents pour de longs séjours. Son utilisation est similaire à celle des autres imprimantes tridimensionnelles utilisant du plastique ou tout autre type de matériaux.

Soins médicaux

Tout comme dans la section Domaine Hospitalier, les militaires s'intéressent grandement à l'impression 3D pour développer le Bio-printing. En établissant une cartographie d'une blessure (par balle, brûlure ou autre), on pourrait utiliser l’imprimante pour réparer des zones précises et ce, à des profondeurs spécifiques. Les recherches actuelles semblent positives et le développement de cette technologie pourrait constituer un avancement dans les soins médicaux personnalisés. De plus, le Bio-Printing pourrait également constituer un bond en avant dans la recherche sur l’impression de systèmes vasculaires et d’organes.

Armement

L'impression 3D peut également s'appliquer dans le domaine de la fabrication des armes. Dans un premier temps, elle permet de développer des prototypes qui étaient précédemment complexes et coûteux à produire. L'impression tridimensionnelle permet de gagner du temps et de faire des économies significatives lors des étapes de conceptualisation et de production. Dans un futur proche, certains producteurs croient être en mesure d'imprimer des pièces entièrement composées de titane. Dans un autre ordre d'idées, on peut également utiliser l'impression 3D pour réparer et créer des pièces de toutes sortes. Par exemple, le Centre de formation texan (Trainer Development Flight) l'utilise déjà dans le but de réparer des pièces endommagées ou défectueuses sur les aéronefs. Cela peut permettre de réduire significativement les délais d'attente et les coûts. Pour les équipes en déplacement, on parle alors d'une réduction significative des pièces à transporter et d'une augmentation d'autonomie due à la capacité des équipes à réparer l'équipement sur place.
  1. Optique et impression 3D, [11], sur aniwaa. Consulté le 24 Février 2016.