Achèterez-vous
un jour une imprimante 3D?
Les imprimantes 3D ont fait grand
bruit en janvier au Salon de
l'électronique pour consommateurs (CES) à Las Vegas. La technologie existe pourtant depuis les
années '80.
L'impression
3D est une technologie de fabrication dite « additive » : un procédé de mise en forme d’une pièce par
ajout de matière, par empilement de couches successives, en opposition à la
mise en forme par enlèvement de matière (machiner, limer, tourner, percer
ou meuler), tel que l’usinage
(Wikipédia).
Il
y a six types d'imprimantes 3D selon la méthode et les matériaux utilisés pour
créer un objet 3D (Voir l'article
de Wikipédia pour les détails). Le
prix de ces imprimantes 3D a baissé dans les dernières années suite à
l’expiration de certains brevets d'impression.
En
utilisant le prototypage rapide par dépôt de fil (FDM) le produit final est créé
en faisant fondre un filament de matière synthétique (généralement du plastique
type ABS ou PLA) à travers une buse chauffée (un extrudeur). Un petit fil de plastique en fusion en sort
et ce fil est déposé en ligne et viens se coller par re-fusion sur ce qui a été
déposé au préalable. La buse peut se
déplacer horizontalement et verticalement à l'aide de petits moteurs. La buse contrôle le flux du matériel selon
les commandes reçues par le microcontrôleur qui lui est dirigé par le logiciel
(CAM - computer aided manufacturing).
MakerBot commercialisera le MakerBot
Replicator Mini qui peut créer des objets 3D de 10x10x12,5cm pour 1 375$US. On
trouvera cette imprimante chez les détaillants au printemps 2014. MakerBot offre gratuitement des fichiers de
modèles sur son site Web. L'imprimante utilise
une carte mémoire SD qui permet son utilisation sans qu’elle soit branchée à un
ordinateur. Si vous voulez reproduire
vos propres objets, MakerBot vend aussi un scanner tridimensionnel pour environ
1 400$US qui vous permet de scanner vos objet et sauvegarder les images dans un
fichier que vous pourrez modifier avec le logiciel fourni.
Il
existe des trousses pour hobby en code source libre qui permettent de bâtir
votre propre imprimante 3D. Jetez un
coup d'œil à RepRap qui
offre plusieurs modèles permettant d'utiliser 3 couleurs de fil pour créer des
objets colorés. SolidDoodle offre une imprimante 3D pour 499$US.
Le
plus gros inconvénient d’une imprimante 3D est la grande chaleur requise pour
chauffer les matériaux avant de pouvoir imprimer les couches. Les émanations qui se dégagent de l’appareil peuvent
être nocives. L'impression doit donc être
exécutée dans un endroit bien aéré. Un
autre facteur non négligeable est la qualité d'impression. Lorsqu'on imprime sur du papier conventionnel
on parle de points au pouce (DPI). En
impression 3D on parle de résolution des couches en microns.
L'impression
en 3D deviendra une industrie importante dans un avenir rapproché. Général Électrique utilise déjà l'impression
3D pour certaines pièces de leur turbines électriques. Mais le plus grand problème est la propriété
intellectuelle et comment la protéger si nous sommes tous capables de créer
n'importe quoi? L'industrie de la
musique et du cinéma en a fait les frais il y a quelques années suite à l'arrivée
des fichiers MP3 et MP4.
Même
le domaine médical entre en lice car on a commencé à imprimer des organes
humains. La compagnie d'impression bio Organovo
de San Diego a commencé à expérimenter l'impression d'un foie humain pour la
recherche et le développement en pharmaceutique. Le dernier prototype est capable de survivre
40 jours. La compagnie estime être en
mesure de créer un foie viable avant la fin de l’année. En août 2013, l'université Hangzhou Dianzi de
Chine a annoncé qu'elle avait créé un petit rein qui a fonctionné pendant
quatre mois. Au début 2013, un enfant de
deux ans aux États-Unis a reçu un œsophage confectionné de ses propres cellules
souches. (Voir
l'article dans IT News ici). Ces procédures soulèveront de la controverse
de toutes sortes puisque les matériaux utilisés sont des tissus humains et
animaux. Les questions d'éthiques et de
règlementation devront être étudiées et approuvées avant d'autoriser les greffes
sur des humains.
L'impression
de prothèses se développe aussi rapidement.
On peut aujourd’hui créer des prothèses sur mesure avec des fonctions de
mobilité mineures pour les enfants qui ont perdu un bras ou une main dans les
pays déchirés par la guerre (voir la vidéo du Projet
Daniel au Soudan).
Côté
inconvénients, en 2012 Defense Distributed a disséminé des plans pour imprimer
un pistolet fonctionnel et une carabine AR-15 (capable de tirer jusqu’à 650
cartouches). Les instructions ont été retirées
en mai 2013 à la demande du département d'État américain. Selon le ministère de la Sécurité
intérieure : " Le projet de loi visant à bannir l'impression 3D
d'armes pourrait décourager, mais ne peut complètement empêcher la
production. Même si la pratique était
prohibée par une loi, la distribution en ligne de ces fichiers numériques serait
aussi difficile à contrôler que tout autre échange illégal de fichiers de
musique, de films ou de logiciels".
Quelques liens intéressants:
Les 10 meilleures imprimantes selon Explaining the Future
Une imprimante 3D peut bâtir une maison en 20 heures (Ted Talk)
Message de fermeture de l'école Durham Academy à cause de la neige
________________________________________________________________________English version
Will you ever buy a 3D printer?
3D
printers were the big thing at the Las Vegas Consumer Electronics Show in
January. The technology actually dates
back to the ‘80s.
3D printing is known as “additive”
manufacturing: the process of adding material to reach a final product instead
of subtractive manufacturing which is the process of machining: generating
exact shapes with high precision, from filing and turning
to milling, drilling and grinding.
(Wikipedia)
There are six types of 3D printers
depending on the method and material used to create the 3D object (See the Wikipedia article for
details). 3D printers have dropped
in price in the last few years since the expiry of the fused deposition
modeling patent.
In fused deposition modeling, the
final product is created by extruding material in small beads that harden while
forming layers. It can be thermoplastic
or metal wire that is fed to an extrusion nozzle head. The nozzle head heats and turns the flow on
and off. Small stepper motors are used
to move the nozzle and adjust the flow.
The head can be moved vertically and horizontally. The process is controlled by computer-aided
manufacturing (CAM) software that runs on a microcontroller.
MakerBot
expect to commercialize the MakerBot Replicator Mini at a cost of US$1375 which
can create 3D objects measuring 4 X 4 X 5 inches. We should start seeing it on the market in
the spring of 2014. MarketBot also offer
free model files on their Web site. The
printer uses an SD memory card so it doesn't need to be connected to the
computer to work. If you'd like to
replicate your own objects, MakerBot sell a 3D scanner for around US$1400. It will scan small objects that are saved to
a file and can be modified using their free software.
There are also free and open source
hobbyist kits if you want to build your own 3D printer. Take a look at RepRap, who have models that
use up to 3 different color spools for creating colored objects. SolidDoodle
have 3D printers that start at US$499.
The biggest drawback in 3D printing
is that these printers need to heat the material at high temperature before it
can start printing layers. This implies
not only heat but fumes that can be harmful, so the printer must be used in a well-ventilated
area. Another thing that needs to be taken
into consideration is print quality: when printing with a regular printer on
paper we look at DPI (dots per Inch).
With 3D printing we are talking micron layer resolution.
3D printing will become an
important industry in the near future; GE has already started creating turbine
parts using 3D printing. But the main
issue is intellectual propriety. How
will it be enforced if anyone can replicate any object? The music and motion picture industry went
through this issue a few years ago when MP3`s and MP4's were made available.
Even the medical field has gotten
on the bandwagon and started printing body parts. San Diego-based bio-printing company Organovo
has started experimenting in printing human livers for pharmaceutical testing
and development. The current prototype actually
survived for 40 days. The company expects
to have a fully functional liver later this year. In August 2013, the Hangzhou Dianzi University
in China announced it had created a small functioning kidney that lasted four
months. Earlier in 2013, a two-year-old
child in the US received a windpipe built with her own stem cells. (See
the article in IT News here). This
will give rise to all kinds of controversies since the materials used are human
and animal tissues. The ethics behind
this technology will have to be reviewed and approved by regulatory bodies
before human transplants can be approved.
3D printing of prosthetics is also growing
fast. Prosthetics limbs able to perform small
functions have been made to measure for children in war-torn countries having
lost an arm or a hand. (See the video of
Project
Daniel in Sudan).
On the down side, in 2012, Defense
Distributed disclosed plans to print a working plastic gun and an AR-15 rifle
(capable of lasting more than 650 rounds).
The instructions were removed in May 2013 at the request of the US
Department of state. According to the
Department of Homeland Security, "proposed legislation to ban 3D printing
of weapons may deter, but cannot completely prevent their production. Even if
the practice is prohibited by new legislation, online distribution of these
digital files will be as difficult to control as any other illegally traded music,
movie or software files."
Will you want to own a 3D printer
in the future? Most likely! But you will have to use it in a well-ventilated
area where fumes and heat won't cause health problems. Now you need to think of what you would like
to create with your 3D printer.
A few interesting links:
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