Les matériaux organiques pour l’impression 3D

LES CIRES

Les cires sont utilisées en impression 3D pour réaliser des moules servant ensuite à la fabrication de pièces en métal, de bijoux ou encore d’appareils dentaires. Cette technique permet d’obtenir des pièces plus précises qu’avec des méthodes traditionnelles.

Schéma explicatif de la méthode traditionnelle de fabrication à partir d’un modèle par cire perdue. (Source : Bathsheba Grossman)

VisiJet Prowax, VisiJet Hi-Cast et VisiJet Dentcast Dental Wax-up sont les trois types de cires disponibles pour les imprimantes ProJet 3500 et Projet 5000 de 3D Systems. Conditionnées en bouteilles de 1,75 kg, elles sont composées de cire à 100 %. De couleur bleutée, la Prowax permet de fabriquer des moulages pour la fonderie, tandis que la Hi-Cast est employée pour réaliser des impressions de très petits moules de haute définition. Quant à la Dentcast, elle sert à concevoir des moules dentaires.

Les cires utilisées dans la technique d’impression à cire perdue peuvent être chauffées à 60 ou 90 °C. Ce procédé est très efficace, mais il est à utiliser spécifiquement pour une fabrication à l’unité. À noter que les imprimantes de 3D Systems sont capables d’imprimer simultanément de la cire et de la résine, ce qui permet d’éviter l’ effet voxel.

LES MATIÈRES ALIMENTAIRES

Impression 3D de chocolat, réalisée avec l’imprimante Choc Creator V1.
(Source : ChocEdge Ltd)

Les imprimantes à dépôt de filament fondu peuvent facilement s’adapter à des matériaux alimentaires : il suffit de remplacer l’extrudeur par une seringue, remplie d’un aliment réduit en pâte. Il devient alors possible de créer des formes à partir de matières diverses comme du chocolat, du fromage, de l’houmous, du glaçage pour gâteaux et même des coquilles Saint-Jacques ! L’entreprise ChocEdge s’est par exemple spécialisée dans l’impression 3D de chocolat.

Il est à noter ici que l’imprimante 3D ne crée pas de matière alimentaire, lui faisant seulement prendre une forme voulue. Pour le Dr Jeffrey Lipton du laboratoire Fab@Home, l’un des pionniers dans ce domaine, cette branche de l’impression 3D est encore balbutiante, réservée pour l’instant à des fins éducatives ou à la création de décors comestibles complexes. Encore lente et peu précise, elle pose en outre des problèmes d’hygiène alimentaire. Aussi est-il peu recommandé pour le moment de consommer des aliments imprimés…

LES TISSUS BIOLOGIQUES

L’impression 3D de matière organique ne se résume pas à la création de formes à partir d’aliments. Certains acteurs de ce domaine ont en effet conçu des machines capables d’imprimer des cellules vivantes pour reproduire des tissus humains. Dans ce secteur de pointe, l’entreprise Organovo est l’une des pionnières. Elle a mis au point le modèle NovoGen MMX BioPrinter, une imprimante destinée à la recherche pharmaceutique, où les cellules vivantes sont la matière première.

Ici, le tissu humain est fabriqué par impression d’un matériau à base de gel, qui crée une structure dans laquelle sont injectées les cellules, qui peuvent alors se développer. Cette technologie permet de concevoir des tissus organiques d’une grande stabilité cellulaire, qui s’avèrent plus performants que ceux d’origine animale utilisés habituellement. Toutefois, elle pose quelques difficultés, car les tissus doivent être continuellement alimentés en sang pour rester vivants, ce que ne permet pas par défaut l’imprimante.

Impression de tissu humain, où les couches mauves correspondent au gel et les couches orange aux cellules vivantes. (Source : Organovo)

L’impression 3D de cellules vivantes constitue aussi un champ d’exploration pour les particuliers. De la même manière qu’on dépose un filament fondu selon la technique FDM, il est ainsi possible de fabriquer, avec quelques centaines d’euros, une imprimante qui dépose des cellules afin de créer des formes organiques. Un tutoriel de Patrick D’Haeseleer est à disposition sur « Bio Printer ».

L’imprimante NovoGen MMX BioPrinter d’Organovo. (Source : Organovo)

LES NANOMATÉRIAUX

Surface souple sur laquelle est imprimée une encre en argent conductrice. (Source : S. Brett Walker)

Les nanomatériaux sont des composants invisibles à l’oeil nu, dont les dimensions sont comprises entre 1 et 100 nanomètres environ (un nanomètre = un milliardième de mètre). Ils peuvent être de nature diverse : métaux, polymères, céramiques, composites, etc.

Ces matériaux recèlent d’immenses possibilités qui touchent de nombreux domaines : électronique de très petite taille, batteries miniatures, médecine, pièces automobiles, équipement militaire, packaging… Ils sont également courtisés par l’impression 3D : un groupe de recherche de l’université d’Illinois a ainsi imprimé à l’échelle du nanomètre différents polymères, dont certains dotés d’une excellente conductivité et d’autres capables de s’autoréparer.

En électronique de haute précision, l’impression de nanomatériaux se révèle plus rapide que les autres procédés, avec en outre la possibilité d’imprimer en petites quantités. De plus, elle peut être réalisée à des températures plus basses qu’avec les techniques habituelles, ce qui permet d’envisager l’impression d’électronique sur des supports fragiles comme le plastique, le papier ou le tissu. Enfin, grâce à certains nanomatériaux imprimés (encres d’argent), il est possible de fabriquer des antennes électriques au rayonnement très puissant, qui peuvent être implantées sur des capteurs ou d’autres appareils.