3) Les avantages et les inconveniants

 

a) Les avantages.

 

 

 

    Les entreprises les plus performantes ont placé l'impression en 3D au cœur de leur processus de conception intéractif pour :

Continuer à innover: Pour produire des prototypes en quelques heures, recueillir des commentaires, affiner les conceptions et répéter le cycle jusqu'à ce que le résultat soit parfait

Améliorer la communication: Dans un modèle 3D en couleur réaliste tenu dans la main fournit bien plus d'informations qu'une image sur un écran d'ordinateur. Elle créée rapidement, facilement et à moindre coût des modèles 3D pour une grande variété d'usages

Accélérer la mise sur le marché: Afin de réduire les cycles de conception en produisant plusieurs prototypes 3D à la demande directement dans votre bureau.

Réduire les coûts de développement: On réduit les coûts traditionnels de prototypage et d'usinag, identifie plus tôt les erreurs de conception, réduise le transport vers le site de production. Avec l'imprimante "Projet 1200 "de     "3D Systems", on peut imprimer avec une cartouche de résine liquide jusqu'à 200 dents avec un coût de 80 euros au total.

Augmenter les opportunités: Elle présente des modèles 3D à des clients potentiels, des sponsors et des groupes d'étude.

    Cette imprimante permet la fabrication de pièces précises avec une parfaite visiblité et des détails d'une netteté hors normes. On peut accélérer son flux de travail qui permet d'imprimer 12 modèles dentaires en une heure, c'est un gain de temps précieux pour le prothésiste. Elle est capable de permettre la création de différentes couches lisses de 30 microns, d'une impression rapide de 14 min/h et dipose de matériaux en cartouche garantissant un travail de qualité.

 

    Deux des avantages principaux de l’impression 3D sont qu’elle est parfaitement adaptée à la personnalisation et à la petite série. En cela elle est donc idéale pour le monde de la Santé où chaque patient est par définition unique, dans sa morphologie, dans son empreinte génétique, dans sa réponse aux médicaments… L’intégration de l’impression 3D dans un protocole de soins peut alors se faire de plusieurs façons :

 

- Le travail de préparation d’une intervention : Nous vous parlions il y a quelques semaines de l’initiative du CHU de Dijon qui a commandé des imprimantes 3D pour aider les chirurgiens de spécialité maxillo-faciale à préparer leur intervention sur l’impression 3D du crâne de leur patient. Cela permet de limiter le temps d’anesthésie du patient, d’améliorer son confort et d’accélérer son rétablissement.

 

 

 

 

 

 

- La production de prothèses finales auditives ou dentaires : Les prothèses dentaires sont désormais réalisées avec l’aide de l’impression 3D, permettant un niveau de précision au dixième de millimètre. Il en est de même pour les prothèses auditives.

 

 

 

 

- La production de prothèses osseuses personnalisées : La prothèse est un dispositif qui doit s’insérer dans le corps du patient. Avant l’impression 3D, il était compliqué de faire des prothèses parfaitement adaptées. De ce fait, il y avait par exemple des tailles génériques pour des prothèses de hanche. Aujourd’hui, on est capable de scanner l’ossature du patient et de produire une prothèse personnalisée s’intégrant à sa morphologie unique. C’est là encore une révolution en termes de rétablissement et de confort des patients devant subir ce genre d’intervention lourde. Mais aussi en termes de gestion des stocks de prothèses si l’hôpital venait à être capable de les produire ou de les faire produire à la demande dans des délais adaptés.

 

 

 

- La fabrication de dispositifs remplaçant les plâtres pour soigner une fracture : Ces nouveaux dispositifs sont à la fois plus légers et permettent au membre touché de mieux respirer. Un autre avantage de ce genre de plâtre est qu’il est recyclable. On pourra réutiliser la matière première pour réaliser de nouveaux plâtres.

 

 

 

 

 

 

- La création de techniques de soins avancées : En 2013, un bébé a pu être soigné d’une maladie grave de la trachée, car le chirurgien a réussi à construire par impression 3D une prothèse de trachée. Plus récemment, une patiente de 22 ans souffrant d’une maladie de déformation de sa boîte crânienne a été opérée avec succès. D’autres techniques existaient auparavant, mais elles utilisaient des matériaux moins adaptés, et surtout ne garantissaient pas que la prothèse soit à la taille exacte. Ceci engendrait non seulement des problèmes esthétiques, mais en plus des problèmes de récupération des fonctions cérébrales. L’impression 3D a permis dans ce cas de minimiser ces risques en utilisant un plastique beaucoup plus adapté et en permettant surtout une impression à la taille exacte.

    De plus, on peut concevoir une colonne vertébrale avec des bras robotisés qui permet de réaliser des mouvements pour pouvoir marcher. Cette machine a été imprimer entierement à l'aide d'une imprimante 3D. La vidéo ci-dessous illustre bien et explique la nécessité de la machine :  

 

 

  Ainsi, l'avantage de cette impression en 3D permet d'avoir :

 

- Des coûts de fabrication réduits,

- Une personnalisation des objets à coût accessible,

- Des objets prêts à l’emploi dès leur sortie de l’imprimante,

- Un design mieux optimisé,

- La possibilité de réaliser des objets très petits,

- Peu de perte de matière,

- Une production à la demande,

- Un raccourcissement de la chaîne de production,

- Une facilité de fabrication des objets,

- Un processus de fabrication se fait en une seule étape,

- Des formes très complexes peuvent être imprimées (Non réalisables avec des moyens conventionnels),

- Plus de 20 modèles par passe d’impression,

- Des matériaux spécialement conçus pour le secteur de l’orthodontie,

- Une imprimante 3D qui imprime aussi bien des modèles en plâtre que des guides chirurgicaux,

- Un faible encombrement,

- Une Facilité à l'utiliser,

- Du silence et de la propreté. Elle convient pour un environnement bureau,

- Une intégration simple avec les outils de scan et de CAO,

- La ligne Objet des imprimantes 3D de la société Statasysa reçu divers prix internationaux majeurs au cours des dernières années.

 

 

      Mais cela pose aussi de vraies questions d’éthique. En effet, si nous sommes capables de produire des organes fonctionnels, nous ne sommes plus très loin dans le futur d’être capables de cloner ou encore de faire de l’amélioration génétique. Ce sont de vrais sujets que les politiques doivent prendre en main rapidement, s’ils ne veulent pas être dépassés par les entreprises qui vont pousser leurs technologies.

 

 

 

 b) Les inconvénients:

  

       Le coût de cette imprimante est élevé allant de quatre mille à un million d'euros voir plus en fonction de son utilisation. La découpe du modèle après l'impression est trempée dans un bain, nettoyée, l'enlevée  de ses impuretée etc... Le prix de la cartouche de résine liquide qui équivaut pour 100 dents à 40 euros soit 40 centimes la dent.

 

       Les prix des imprimantes 3D commencent à 400 € et peuvent s’élever à un million d’euros. Le tarif des imprimantes 3D professionnelles peut varier en fonction de la technologie, du nombre de couleurs que l’imprimante utilise (pour des objets en plastique), de la qualité de la finition de l’objet qui dépend de l’épaisseur de couche (exprimée en µm), de la vitesse d’impression, de la taille de l’objet imprimé, des matériaux utilisables pour l’impression, etc. Le tarif des imprimantes 3D grand public varie de 400 à 2 000 €. Il faut compter 400 € pour une impression en plastique de dimension 15x15x15 centimètres mais les tarifs sont en baisse. Un projet vise à commercialiser l’impression 3D par la stéréolithographie SLA à partir de 70 € . Si les imprimantes 3D grand public n’utilisent que des matériaux en plastique, le développement d’un dispositif qui imprime des pièces métalliques pour seulement 1 500 € est en cours dans une Université du Michigan. De plus l'imprimante dentaire "projet 1200" de "3D systems" présente une certaine contrainte puisque l'imprimante de dispose pas d'un indicateur qui signale la fin du réservoir de résine liquide. Ainsi, lors d'une impression, l'utilisateur n'est pas informé du niveau de résine liquide restant et cela présente un certain danger pour l'imprimante s'il n'y a plus de résine lors de l'impression. Le modèle imprimer sera donc rater, il y aura des imperfections présentent et le travail fourni sera inutile.

 

       La construction des armes, d'artillerie militaire dangereux sont nocif pour la population et peuvent conduire à des vraies machines de guerre. Impossible de ne pas y faire allusion tant le web s'en est fait l'écho récemment, le détournement de l'usage des imprimantes 3D à des fins criminelles est une réalité. L'idée que tout un chacun puisse fabriquer des armes et maintenant des munitions dans son salon a de quoi faire frémir. Même si la contre-attaque n'a pas tardé avec l'adoption d'un logiciel bloquant l'impression de certaines parties d'une arme à feu, il serait illusoire de penser que cela suffira à assurer une quelconque régulation. Les logiciels anti-piratage et autres DRM n'ont jamais réussi à empêcher le téléchargement illégal après tout. Quand à faire confiance à la nature humaine... Ceci étant dit, se procurer une arme ne semble déjà pas d'une difficulté extrême si l'on en juge par la recrudescence de faits divers avec usage d'armes à feu, parfois même de guerre.

 

 

 

      Parmi les inconvénients qu’un utilisateur peut rencontrer avec une imprimante 3D FDM (Fused Deposition Modeling), il y a celui de la bobine qui lorsqu’elle arrive au bout oblige à recommencer l’impression. En général soit le filament n’est pas assez long pour une impression complète soit celui-ci n’est pas assez court pour qu’il puisse être jeté. Si certaines des nouvelles imprimantes 3D permettent de changer sa bobine à mi-impression, il s’agit d’un problème récurrent souvent rencontré par les utilisateurs. Pourtant un certain Pedro M. Librero semble avoir trouvé le remède à ce talon d’Achille. En effet grâce à la plateforme de financement Indiegogo, ce dernier a pu développer une machine permettant de souder les deux extrémités des filaments. Baptisé Fuse, Welding Filament Clamp (que l’on pourrait traduire par pince soudeuse pour filaments), cet appareil est doté d’une pince et d’une résistance en son centre qui permet de fondre les deux bouts et de les souder entre eux. La forme de la pince permet à chaque extrémité du filament de se joindre parfaitement l’une à l’autre, sans créer des imperfections ou des irrégularités qui pourraient faire que celui-ci passe mal dans l’extrudeur.

      Avec ces inconvénients, un coût plus élevé que la FDM et un panel de matériaux et des coloris plus limités du fait des polymères utilisés comme matière première. Les solvants et les liquides polymères dégageant par ailleurs des vapeurs toxiques durant l’impression, votre local devra être équipé d’une hotte aspirante pour l’aération.

      Elle permet une réduction du besoin de main d'oeuvre puisque les imprimantes 3D remplacent en majorité le travail des employés. Ainsi, cela permet de produire davantage en peu de temps et au moindre coût. Cependant, la machine ne remplacera jamais le travail manuel de l'homme, la fabrication manuel restera toujours la meilleure.

     On retrouve une gamme de couleurs et de matériaux plastiques limitées pour les imprimantes 3D grand public. Pour la fabrication de pièces métalliques tous les métaux ne sont pas encore utilisables mais cela tend à changer. Les principaux inconvénients sont :

- Les imprimantes laser nécessitent de disposer d'un atelier et d'un opérateur spécialisé.

 

- La surface des objets produits n'est pas parfaite. Elle laisse apparaître les couches d'impression. Cependant, la technique de polymérisation de résines par lumière visible ou ultraviolet offre une qualité de surface d'une précision de 15 µm. L’impression métallique peut offrir une précision de 25 à 30 µm, la qualité de la poudre jouant un rôle important dans la précision.

- La taille des objets fabriqués est également limitée. Toutefois, cette limitation peut être contournée en fabriquant un objet de taille conséquente en plusieurs fois. Avec le modèle Fortus 900mc de Stratasys (Israël), équipé d'un bac de 91,4 cm x 61 cm x 91,4 cm, il devient possible d'imprimer des pièces plastiques de grande taille. Le State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University (NPU), en Chine a récemment démontré qu’il été possible de fabriquer une aile centrale d’avion de 5 mètres.

 

 

- Si l’utilisateur souhaite créer un objet dont il n’a pas le fichier 3D, il devra maîtriser les logiciels de modélisation 3D qui, gratuits ou payants, sont souvent difficiles à comprendre pour un utilisateur classique.

- Les prix d'une imprimante 3D commencent à mille euros et montent jusqu'à un million d'euros pour un équipement utilisant du frittage laser.

- Selon les procédés, la vitesse actuelle de fabrication de pièces ne permet pas d’envisager la production en grande série.

- Prix de la matière première métallique Le prix des matériaux en poudre est beaucoup plus élevé que les matériaux en bloc. Le coût de la poudre de titane varie entre 150 et 600 euros le kilogramme car la technique de fabrication comporte une dizaine d’étapes

 

- Pour une imprimante destinée aux prothésistes dentaires permettant la fabrication précise avec une cire spécifique par la technologie Modelage à jets multiples avec une finition de 29 µm, le montant peut commencer à 90 000 €.

                                  

 

- L’accès à la matière première qui est utilisée pour imprimer est un enjeu. En effet, la qualité de la matière première a un impact sur la qualité du produit final. Des recherches sont effectuées en Chine pour améliorer les poudres utilisées afin d’améliorer la densité de l’objet, la qualité de surface ou sa capacité à se déformer. Le coût de la matière reste élevé même pour les objets plastiques. Des recherches sont également menées en Chine afin de réduire la consommation en matière lors de l’impression et de diminuer la quantité de déchets. Certaines entreprises internationales ont même racheté leur fournisseur de matière première.