Imprimantes 3D à la maison

2014/09/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Elles sont appelées imprimantes car, comme les imprimantes traditionnelles, elles régénèrent le modèle donné. Cependant, au lieu de jeter l'encre sur un papier, ils accumulent le matériau, généralement plastique, couche à couche, jusqu'à ce que le modèle demandé devienne un objet tridimensionnel. C'est le contraire de la façon traditionnelle de faire les pièces, qui forment généralement à partir d'un bloc de matériaux, en retirant les morceaux de matériau ou en les érodant dans des endroits particuliers. Dans la fabrication par addition, on part du vide et on dépose le matériel dans les endroits nécessitant la pièce finale. L'intérieur peut avoir un degré de remplissage défini par soi-même, offrant toutes les possibilités entre être complètement vide et totalement plein, modifiant le degré de compacité des pièces.

« La technologie des imprimantes 3D n'a pas de grands mystères et n'est en fait pas nouvelle ; ces machines sont sur le marché depuis 30 ans », explique Jon Bengoetxea, directeur de Tumaker. À la base, il s'agit d'un robot cartésien qui se déplace sur plusieurs axes et qui se dépose sur une tête. Pour cela, il chauffe le fil plastique qui est enroulé dans des bobines ou des cartouches jusqu'à ce qu'il fonde et sort un fil fin. C'est ce qui est déposé en couches. Que faire ? --ajoute Bengoetxeak--, ce que l'utilisateur a à l'esprit. Et c'est que les possibilités offertes par ces outils sont infinies ».

Bengoetxea rappelle un cas qu'il n'aurait jamais imaginé être leur client: "Un fromager est venu nous demander si les imprimantes 3D pouvaient être utiles pour faire les moules pour sa fromagerie. J'étais très heureuse parce que je pouvais faire ce que j'avais sur la tête, et il le fit sur mesure."

Images réalisées par imprimante 3D dans la société Tumaker. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Explosion créative de la socialisation

Le plus grand changement qui se produit en ce qui concerne les imprimantes 3D est qu'elles "socialisent", avec un coût toujours plus bas et une plus grande facilité d'utilisation. Par conséquent, vous pouvez atteindre de plus en plus de gens, ce qui ouvre la voie pour créer de plus en plus d'utilisations. « Jusqu'à présent, ils étaient principalement utilisés pour prototyper dans la phase de conception des produits », explique Bengoetxea. Le prototype permet de créer et de toucher rapidement et à moindre coût une réplique du produit final et donc de proposer des changements dans le produit final.

Les imprimantes 3D ont sorti les options des usines et les ont conduites dans les écoles, en particulier dans plusieurs écoles de formation professionnelle. Ainsi a vécu Bengoetxea: « Chez les élèves qui apprennent à concevoir leurs produits, qui jusqu'à présent ne voyaient leur conception que sur l'écran de l'ordinateur, le pouvoir d'avoir entre leurs mains suppose un changement tant dans la perception que dans l'attitude : ils sont immédiatement conscients de ce qui manque, ce qui doit être changé, etc. Autrement dit, le processus de conception enrichit énormément, les élèves sont très motivés ».

Les entreprises, avec les portes ouvertes à la créativité, ont déjà commencé à utiliser les imprimantes 3D dans leur quotidien, non seulement pour prototyper, mais aussi pour d'autres usages: Ils peuvent faire presque tout le plastique, sont des outils, sont des protecteurs, sont des composants des pièces finales... Par exemple, nous fabriquons certains composants en plastique pour les nouvelles imprimantes que nous fabriquons à travers les imprimantes, de sorte que certaines d'entre elles deviennent des parents d'autres », explique Bengoetxea. De cette façon, « la dépendance des fournisseurs diminue, ils les font sur mesure. En outre, ils ont garanti qu'ils seront des pièces sans défauts et sont coûteusement bon marché ».

Jon Bengoetxea, directeur de la société Tumaker. La société, avec deux ans d'expérience, a déjà deux types d'imprimantes en vente et travaille à la création d'un scanner pour convertir des objets en modèles reconnaissables par les imprimantes 3D. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Matériaux pour la plupart plastiques

Les imprimantes mentionnées et, en général, les plus répandues sur le marché sont les 3D qui travaillent avec des polymères. "Et c'est que pour utiliser ces imprimantes il faut chauffer le matériel et fondre et le plastique est excellent", a précisé Bengoetxea. Il existe une diversité de polymères, de tous ceux existants seulement quelques-uns sont utilisés pour imprimer et, cependant, ils sont nombreux. ABS, PLA, PET, nylon, plastiques transparents, plastiques souples, résines avec poudre de bois, plastiques imitant la pierre, etc. peuvent être utilisés.

En ce qui concerne les matériaux, Bengoetxea a expliqué qu'il y a "beaucoup de travail": "Plus de polymères peuvent être utilisés sur les imprimantes, plus les imprimantes auront d'utilisation et plus d'espace aura de sens. Par exemple, tout type de polymère ne peut pas être utilisé dans le secteur alimentaire, donc si les imprimantes sont adaptées à celles qui peuvent être utilisées, elles peuvent être incluses dans ce secteur. L'objectif est de minimiser les limites ».

Moules créés par un prothésiste dentaire pour votre travail avec imprimante 3D. Les gouttières de correction dentaire sont conçues avec les moules nécessaires et sont réalisées à différentes phases du traitement. Le remplacement d'un fournisseur extérieur par un autre dans sa clinique représente une importante économie de temps et d'argent. Ed. Tumaker

Ces adaptations ont une grande dynamique au niveau mondial, et dans l'entreprise Tumaker ils travaillent également dans les homologations. "Quand un nouveau matériau intéressant sort, nous le testons et définissons comment, dans quelles conditions et paramètres, la machine doit travailler avec ce matériau. Il s'agit généralement de réglages au niveau logiciel, par exemple la température à appliquer à la tête de la machine pour fondre le matériau. »

Pas tous avanceront

Bien que les imprimantes 3D qui fonctionnent ici et sont maintenant celles qui travaillent avec des polymères, d'autres fonctionnent avec d'autres matériaux. Certaines sont celles qui travaillent avec des métaux, c'est-à-dire des machines qui impriment des pièces métalliques au lieu de celles en plastique. L'un d'eux a été présenté à la Biennale de Machine Outil tenue en juin à Bilbao. « C'est une avancée spectaculaire, pouvoir faire n'importe quelle forme avec n'importe quel métal, mais il faut garder à l'esprit que nous parlons de technologie d'un autre niveau. Il s'agit de machines à usage industriel avec un coût de 500.000 euros. Ceux que nous avons entre nos mains coûtent entre 800 et 1500 euros », explique Bengoetxea.

Bengoetxea voit également un grand avenir pour les imprimantes 3D appelées bioprinter, qui travaillent avec des cellules et sont utilisés au niveau de la recherche.

Image réalisée avec une imprimante 3D qui travaille avec la nourriture. Il est fait de sucre. Ed. 3D Systems

Bengoetxea ne voit pas si clairement l'avenir des imprimantes 3D qui sont sorties pour cuisiner. À la base, sur ces machines, on remplace les cartouches des fils en plastique par les composants qui vont contenir la nourriture et on procède à la séparation de chacun des composants avec la forme indiquée par l'imprimante. "Comme titre, ils ont beaucoup de force et les médias leur ont donné beaucoup d'écho, mais il faut voir quel avenir ils auront et si les gens vont soutenir ou non. En bref, une chose est ce qui peut être fait avec la technologie et une autre si elle est rentable de le faire. Et je pense que les imprimantes qui préparent les aliments ont un coût élevé par rapport à ce qu'ils offrent », dit-il.

Le temps indiquera lequel des technologies qui ont été créées vont aller de l'avant et ce qui n'est pas. "On ne peut pas prévoir d'où va agir le marché. En ce moment, l'évolution est vertigineuse, avec peu d'obstacles pour créer et faire de nouvelles choses dans ce domaine. Cependant, il y aura une restructuration dans laquelle le nombre de personnes qui travaillent diminuera », a annoncé Bengoetxea.

Cependant, il ne fait aucun doute qu'avant ou après, ils deviendront un outil habituel dans les maisons: "Actuellement, seuls les amateurs de technologie l'ont, mais compte tenu de la vitesse de pénétration dans les entreprises, il peut arriver jamais. C'est un beau jouet, il permet de faire beaucoup de choses et avec elles on apprend beaucoup".

L'imprimante 3D analyse le comportement réel des cellules tumorales

Bien que la diffusion des imprimantes 3D ait été produite sur des machines principalement polymères, des variantes peuvent également être utilisées dans de nombreux autres domaines. Parmi elles, l'élaboration de modèles cellulaires tridimensionnels et l'étude du comportement cellulaire en eux. Selon un article publié dans le magazine Biofabrication, plusieurs centres de biomanufacture chinoise et un laboratoire de recherche sur le cancer ont analysé la croissance et le comportement des cellules cancéreuses du col de l'utérus dans un modèle de ces caractéristiques. L'étude a montré que les cellules cultivées dans un modèle tridimensionnel étaient plus proches du comportement intrinsèque des cellules cancéreuses que celles cultivées dans les cultures cellulaires bidimensionnelles utilisées dans des études de laboratoire.

Ed. Xu Zhao et al. 2014 Biofabrication

Sur une imprimante 3D créée par les chercheurs eux-mêmes, un mélange de cellules cancéreuses et de gélatine et de protéines fibreuses du col de l'utérus a été placé, formant une structure réticulaire avec l'imprimante, qui verrait couche à couche, à une longueur et largeur de dix millimètres et à deux millimètres de hauteur. En plus de démontrer la survie de 90% des cellules dans le processus d'impression, les chercheurs ont comparé les cellules jaunes au métabolisme des cellules des cultures bidimensionnelles traditionnelles. On a observé qu'en grandissant dans un modèle tridimensionnel, les cellules présentaient un taux de croissance plus élevé et, contrairement à la bidimensionnelle, tendaient à former des structures sphériques. De même, les cellules cancéreuses ont montré une plus grande résistance chimique.

Les auteurs eux-mêmes annoncent que, compte tenu des caractéristiques biologiques des cellules de ces nouveaux modèles en trois dimensions in vitro, la technologie d'impression en trois dimensions des cellules contribuera à progresser dans la recherche sur le cancer.