L’imprimante 3D : avantages et inconvénients d’un système en pleine expansion

Avec une hausse des ventes à hauteur de 49 % en 2013, l’imprimante 3D est en passe de devenir un incontournable du marché. Mais quels sont les nouveaux concepts mis en place, les nouveaux matériaux utilisés et surtout, quels sont leurs impacts sur l’environnement et la santé ?

Des industriels aux particuliers, en passant par les cuisines ou les hôpitaux l’imprimante 3D est sur toutes les lèvres. Le concept est assez simple : « un opérateur dessine l’objet sur un écran en utilisant un outil de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Le fichier 3D obtenu est envoyé vers une imprimante spécifique qui le découpe en tranches et dépose ou solidifie de la matière couche par couche pour obtenir la pièce finale. »

L’intérêt de ce type de machine réside dans sa « simplicité » d’utilisation puisque des prototypes en 3 dimensions peuvent dorénavant être imprimés partout. En effet, il suffit d’envoyer un mail contenant le fichier et de lancer l’impression à partir de celui-ci. Plus besoin donc, comme c’est le cas dans la production de masse, de passer commande à l’autre bout du monde, pratique qui engendre des coûts d’emballage, de stockage et de transport conséquents, pour obtenir la pièce désirée. Un simple clique est nécessaire pour lancer la fabrication de l’objet.

Un tel avantage n’est pas négligeable tant sur un niveau pratique qu’économique, mais qu’en est-il au niveau environnemental ? Des process de fabrication à la gestion des déchets et des matériaux utilisés, en passant par les émissions nocives pour notre santé, quels sont les impacts possibles et quelles sont les solutions mises en place pour les limiter voire les éviter ?

Tout d’abord, les process, comme nous l’avons vu ci-dessus, sont assez simples mais l’interrogation se porte justement sur cette simplicité. Certes cela pourra contrecarrer le système en place de la production de masse, mais le fait de permettre une fabrication locale, sachant que même un particulier sera à même d’imprimer l’objet souhaité, ne risque-t-il pas d’augmenter le gaspillage ? Une mauvaise utilisation pourrait s’avérer dangereuse dans un contexte où la production de déchets est déjà trop importante et mal gérée.

Or les axes d’amélioration actuellement envisagés pour solutionner ce problème se portent plutôt sur le type de matériaux utilisés pour la production des pièces. Outre certaines machines industrielles pouvant être alimentées de sable ou de résine (dédiées essentiellement à la fabrication de prototypes), les imprimantes destinées à l’élaboration de produit dits grand public utilisent avant tout du plastique. L’éco-conception devient donc un des leviers d’amélioration central du concept. Comme le souligne Alain Bernard, directeur de recherche à l’Ecole Centrale de Nantes et membre de l’Association Française de prototypage rapide (AFPR), « Les matériaux et leur mise en œuvre, c’est la clé de tout. […]Si vous maîtrisez le matériau, vous êtes le roi. »

Pour le moment, les machines fonctionnent majoritairement avec des filaments de types ABS, plastique (issu du pétrole) composant la plupart des objets de grande consommation. Le PLA, un dérivé d’amidon de maïs, est également utilisé, mais bien qu’il présente l’avantage d’être à terme biodégradable, il est issu d’une agriculture américaine intensive à base d’engrais et de pesticides.

De nombreuses solutions émergent progressivement, telles que celle développée par l’agence Emerging Objects d’imprimer à base d’argile, de boue ou encore de pulpe de bois.

La start-up toulousaine eMotion Tech planche, pour sa part, sur un plastique biodégradable à base de céréales, le Vege 3D (VGA) qui serait « produit localement et destiné à une consommation locale », selon Guilhem Peres, cofondateur de l’entreprise.

L’utilisation des algues est également conjointement envisagée par les sociétés Fabshop et Algopack, avec le développement d’un produit appelé « Seaweed Filament » (SWF), produit mixant les algues et un liant plastique. Toutefois, bien que ce nouveau matériel soit plus qu’intéressant puisque issu majoritairement du milieu naturel, il conserverait néanmoins un impact étant donnée l’utilisation de plastique et la consommation d’une ressource ne se trouvant que dans les pays côtiers.

Pour finir, le recyclage et le traitement des déchets pour permettre leur réutilisation comme source est une autre des idées considérées. Ainsi un étudiant américain a présenté la Filabot, une machine qui transforme les déchets plastiques du quotidien (bouteilles, emballages…) en matières susceptibles d’intégrer les machines 3D. Dans la même lignée, la Filmaker a été mise en circulation. Cette imprimante open-source permet de broyer des objets déjà conçus par imprimante 3D et de les transformer en filament neuf. Néanmoins, Alain Bernard (AFPR) soulève un inconvénient : « Le principal écueil de la réutilisation des plastiques domestiques pour les imprimantes 3D c’est qu’il faut bien les trier pour obtenir un plastique homogène. Car les plastiques ont des points de fusion différent, une viscosité différente. On ne peut pas les mélanger et les mettre dans l’imprimante comme ça ».

Ajoutons également que le niveau de toxicité des émissions lors des impressions 3D n’est pas encore correctement évalué. L’une des données disponibles issue de chercheurs de l’Institut de technologie de l’Illinois à Chicago qui ont évalué les particules ultrafines liées à l’impression 3D, recommande par exemple la prudence lors de l’utilisation suite aux résultats obtenus.

En somme, le futur des imprimantes 3D s’annonce prometteur. Tant d’un point de vue écologique qu’économique, ses avantages sont nombreux si le concept est maîtrisé. La technologie pourrait ainsi aller jusqu’à pousser vers un changement des habitudes de production et de consommation.

Sources:
© http://www.terraeco.net/
© http://www.ochelys.com/
© http://fr.wikipedia.org/wiki/Impression_tridimensionnelle