Les imprimantes 3D n’ont pas fini de surprendre. Après l’impression de maisons entières, de véhicules routiers, d’outils de construction spécialisés et d’organes du corps humain, des scientifiques ont même démontré qu’il est possible d’imprimer de la nourriture.

Énumérer toutes les applications possibles serait difficile. Mais, pour l’instant, plusieurs marchés se développent rapidement. On imagine tout le potentiel en combinant le 3D avec d’autres avancées scientifiques : notamment, l’intelligence artificielle, les biotechnologies ainsi que les technologies des matériaux. L’impact serait important, au point de parler d’une révolution, d’entrevoir des transformations importantes de nos systèmes de production ainsi qu’un apport non négligeable au développement durable. En voici quelques exemples.

Intelligence artificielle

L’intelligence artificielle (IA) et l’impression 3D offrent le potentiel de reconfigurer le secteur manufacturier. Le 3D combiné à la robotique actuelle pourrait constituer le chaînon manquant à l’automatisation complète de toute la chaîne par la production de pièces d’assemblage. L’intervention humaine deviendra minimaliste et le taux de productivité poussé au plus haut niveau. L’apport de l’IA est qu’elle permet d’accroître la performance de l’impression 3D en réduisant le risque d’erreur et en facilitant une production automatisée, d’où un meilleur contrôle de la production et de la qualité.[1] L’apport du 3D est qu’il permet un prototypage rapide et une meilleure adaptation aux spécificités des clients.

Par ailleurs, au fur et à mesure de l’industrialisation du 3D, l’automatisation des différentes étapes de production permettra de produire une impression à grande échelle dans plusieurs industries. Nous avons vu de multiples technologies et de logiciels différents qui sont apparus pour répondre à ce besoin. [2]

Les biotechnologies

Des scientifiques ont réussi à imprimer un filet de poisson qui est identique et qui a un goût tout à fait similaire. [3] À partir d’un échantillon de cellules souches, des tissus sont développés dans un bioréacteur[4] pendant deux semaines. On y voit par la suite apparaître les muscles et la graisse au bout de quatre à cinq jours. La substance est par la suite insérée dans une imprimante 3D qui imprime le filet en trois minutes. Le produit est prêt pour la cuisson.

L’impression 3D de la nourriture à grande échelle aurait un impact écologique considérable puisque qu’elle permettrait de limiter l’élevage des animaux, de restreindre l’empreinte écologique, tout en levant plusieurs contraintes d’approvisionnement des populations en nourriture.

Cette méthode de production offre une alternative intéressante à la production naturelle des protéines animales, parce que l’élevage à grande échelle d’animaux vivants n’est plus un mode de production soutenable dans le long terme pour approvisionner la population mondiale et limiter les dommages à l’environnement.

On pourrait envisager déjà le développement d’une filière industrielle à part entière pour l’impression de la nourriture.

La technologie des matériaux

La découverte du graphène représente l’une des avancées les plus importantes dans le domaine scientifique et des technologies de matériaux. La graphène se présente sous la forme de feuilles de carbones d’épaisseur équivalente à un seul ou quelques atomes. Le matériau extrêmement mince comporte des propriétés extraordinaires tant sur le plan de sa résistance, sa conductivité et sa flexibilité.

Or, des chercheurs de l’université Northwestern (États-Unis) ont élaboré une encre à base de graphène permettant d’imprimer des structures microscopiques en 3D qui conservent la robustesse du matériau. Une innovation majeure qui pourrait servir à la fois à des applications biomédicales, notamment en ingénierie tissulaire, en médecine regénérative et en électronique.  Il sera possible ainsi de réparer des os, des nerfs et des muscles grâce à des nanostructures à base de graphène imprimés en 3D. [5]

L’impact sur le développement durable

L’énumération des quelques exemples ci-haut permettent d’entrevoir un apport substantiel du 3D au développement durable. Selon une recherche réalisée par des chercheurs de l’école de design de l’université Laval, les transformations organisationnelles et économiques permettent une transition vers une économie plus durable par la diminution de l’utilisation de matières premières et de transport grâce au développement de cycles locaux. [6] Parmi les principaux facteurs, les chercheurs estiment que l’amélioration du design contribue à réduire l’empreinte environnementale et l’efficacité des processus de production.

Les avancées technologiques permettent le développement de nouveaux marchés pour le développement durable. Par exemple, l’université de Melbourne a mis au point un procédé capable d’imprimer des cellules photovoltaïques sur un support plastique léger et flexible, augmentant ainsi le rendement énergétique des panneaux solaires.

Louis Bellemare

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[1] Pourquoi combiner l’intelligence artificielle et l’impression 3D ?, 3D natives, le média de l’impression 3D

[2] Les tendances de l’impression 3D en 2022

[3]This 3D-printed fish fillet may not be the reel deal, but it could be a necessary step in sustainable cuisine, Mihir Pershad, cofondateur de l’entreprise Umami Meats, concepteur du filet qui a été produit en partenariat avec Steakholder Foods.

 

[4] Bioréacteur

[5] Impression 3D, une nouvelle encre à base de graphène, Futura

[6] L’IMPRESSION 3D : DE L’ÉMERVEILLEMENT TECHNIQUE AUX ENJEUX ORGANISATIONNELS, ÉCONOMIQUES ET SOCIÉTAUX, Université Laval, Guillaume Blum, Ph. D., Michel de Blois, Ph. D, Nadim Tadjine