Génie mécanique - Impression 3D

La fabrication additive promet de nombreux avantages dans un contexte de développement durable. Le principal atout de cette technologie réside dans la quantité de matière nécessaire à la fabrication d'une pièce. Les procédés de fabrication classiques (dit soustractifs) peuvent occasionner un gaspillage de matière allant jusqu'à 90% selon certains auteurs, alors que les procédés de fabrication additive les plus répandus ne produisent presque aucun déchet. Autres avantages :

• Production locale. Avec « une imprimante dans chaque foyer », comme l'imaginent certains visionnaires, les modèles à imprimer sont échangés électroniquement et produits sur place. Réduction du transport, de l'emballage.
• Production sur demande. On produit uniquement ce qui est nécessaire. Aucun gaspillage, aucun entreposage.
• Meilleur design. Les produits peuvent être pensés en fonction des besoins de l'utilisateur plutôt que des limites liées à la fabrication de masse.
• Personnalisation. Chaque objet peut être personnalisé pour optimiser ses caractéristiques et mieux répondre aux besoins de l'utilisateur.
• Prototypage facilité. Les prototypes peuvent être fabriqués sur place, par la même équipe. Économie de temps et de transport. Les erreurs de conception peuvent être détectées avant la production à grande échelle.
• Des matériaux plus verts. Un des types de plastique le plus couramment utilisé dans l'impression 3D, l'acide polylactique (PLA), est fabriqué à partir de maïs ou d'autres végétaux. Les bioplastiques sont aussi compostables sous certaines conditions.
• Des pièces plus légères. En aéronautique, par exemple, on peut créer une pièce remplie par une structure creuse en nid d'abeille, plus légère et plus solide que la même pièce pleine (réduction des matériaux utilisés, économies de carburant, réduction des émissions de CO₂). Impossible de réaliser de telles structures selon les méthodes traditionnelles.
• Recyclage facilité. Le recyclage des produits imprimés en 3D est facilité par la nature des matériaux de base utilisés, en particulier le plastique qui pourrait même être récupéré et recyclé à la maison, grâce à des projets comme le Recyclebot (voir plus bas).
• Contribution à l'économie du savoir. Accès démocratisé à la production d'objets.
• Des objets plus durables. Possibilité d'étendre la durée de vie d'objets en reproduisant des pièces de rechange autrement inaccessibles ou en concevant sur mesure de nouvelles pièces.

À ces nombreux avantages, on doit toutefois apporter quelques bémols :

• Recyclage des déchets d'impression. Tous les procédés de fabrication additive ne sont pas égaux : certains produisent encore beaucoup de déchets non recyclables. L'impression par jet d'encre photosensible crée ainsi plus de déchets que la fabrication traditionnelle!
• Des matériaux réellement plus verts? Fabriquer du plastique à partir de la biomasse alimentaire est souvent critiqué, car on se prive ainsi de surfaces cultivables pour l'alimentation humaine et animale. Des bioplastiques de 2e ou 3e génération sont aujourd'hui fabriqués à partir de déchets de production. La fabrication de ces bioplastiques et leur compostage (qui ne peut être fait qu'à haute température dans des installations industrielles) requièrent toutefois beaucoup d'énergie. Le compostage libère aussi du méthane, un gaz à effet de serre beaucoup plus polluant que le CO₂.
• Sécurité des matériaux. Certains matériaux dégagent des émanations toxiques et ne sont pas aussi bien contrôlés et surveillés par les autorités que lorsque produits dans des usines traditionnelles.
• Sécurité des objets produits. Pas de contrôle de qualité au lieu de production. La sécurité des pièces produites n'est pas testée ni garantie. Une prudence accrue doit être de mise.
• Dépendance accrue aux plastiques. Plusieurs arguent que l'impression par dépôt de filament fondu, vouée à prendre un essor fulgurant dans les prochaines années, contribuera à nous rendre encore plus dépendants aux plastiques.
  
• Forte demande d'énergie. La fabrication additive à l'échelle industrielle demande beaucoup d'électricité, en particulier pour des matériaux tels que le métal. Au niveau mondial, les énergies fossiles ou le nucléaire sont les principales sources d'électricité. Au Québec, cependant, la production d'hydroélectricité est peu impactante pour l'environnement.

De nombreuses initiatives ont vu le jour pour maximiser le potentiel écologique de l'impression 3D. Quelques exemples :

• Recyclebot : un projet open-source pour développer un appareil permettant de convertir certains déchets de plastique domestiques en un filament de plastique compatible avec une imprimante 3D à dépôt de filament fondu. À la fois écologique et économique!

• Perpetual Plastic Project : une installation mobile interactive permettant de démontrer le recyclage du plastique à domicile. Sur place, le plastique est lavé et séché, déchiqueté, fondu en un filament puis transformé en nouveaux objets grâce à des imprimantes 3D.

• The Plastic Bank : redonne de la valeur au plastique en le transformant en monnaie d'échange contre des objets imprimés en 3D. Une façon de redonner du pouvoir économique aux pays en voie de développement.

• Protoprint Project : une entreprise sociale indienne permettant aux ramasseurs de déchets (qui vivent de la revente) de transformer le plastique trouvé en filament « équitable » pour imprimantes 3D. L'entreprise offre aussi des service d'impression aux entreprises et universités locales.

Le Solar Sinter de Markus Kayser utilise les rayons du soleil pour lier entre eux des grains de sable

Le saviez-vous? Votre bibliothèque offre un service d'impression 3D à bas coût!

Fidèles à notre mission de soutenir l'enseignement et la recherche, nous désirons rendre accessible cette technologie novatrice au fort potentiel éducatif et social.

Rendez-vous sur la page de ce service pour obtenir plus d'informations.

Lorsqu'on parle de développement durable, il serait impossible de passer sous silence l'émergence des Fab Labs, ces laboratoires de fabrication dont l'histoire récente est étroitement liée avec l'impression 3D. Ces ateliers, dans lesquels on peut retrouver des outils de fabrication allant de la machine à coudre aux tours CNC en passant par les imprimantes 3D, permettent de mettre en relation des bricoleurs amateurs ou professionnels issus de tous milieux et favorisent les échanges de connaissances et la créativité.

• Tout ce qui'il faut savoir sur les fablabs
• PolyFab (le Fab Lab de Polytechnique)

La communauté de Polytechnique Montréal peut accéder de l'extérieur de Polytechnique aux ressources électroniques offertes par la Bibliothèque en configurant le proxy de la Bibliothèque. 

Certaines de nos ressources sont aussi accessibles directement en cliquant la flèche dans la liste de nos bases de données.