Download pdf - L'impression 3D Prochaine révolution Industrielle? MBA MCI Christophe Loisel

MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet MCI PART TIME 2012/2013

Christophe Loisel

L’impression 3D : Prochaine révolution industrielle ?

Les nouveaux enjeux pour le secteur dentaire

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Christophe Loisel– MBA MCI 2013 L’impression 3D : Prochaine révolution Industrielle ? Nouveaux Enjeux pour le secteur Dentaire

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Remerciements

• Jean Claude André : Directeur de recherche au CNRS

• Sylvain Allano : Directeur scientifique et techno du futur chez PSA

• Maitre Jean François Moallic : Avocat ancien bâtonnier du barreau de

Quimper

• Vincent Montet et Alexandre Stopnicki pour leurs approches

pédagogiques

• L’ensemble des professeurs qui m’ont enseigné pendant cette année de

MBA les fondamentaux du digital

• Diane Pedro pour sa disponibilité

• Pierre Victor Sabatier : Business Développement Manager chez

Prodways

• Lee Dockstader : Vice Président Business Développement 3D Systems

• Ronan Perenou : PDG D’Actuaplast

• AFPR : Association Française du Prototypage Rapide

• Dr François Duret :Père de la C.F.A.O dentaire • Dr Gildas Boulé : Docteur en Chirurgie dentaire implantologue

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Résumé

L’impression 3D ou stéréolithographie a été inventée au milieu des années

1980 par Jean Claude André, directeur de recherches au CNRS.

Son interview vous est proposée dans les prochaines pages.

Conçue à l’origine pour permettre le prototypage de pièces ou d’objets,

l’impression 3D conserve à ce jour ce rôle. Cependant, elle trouve aujourd’hui

de nouveaux acteurs dans le secteur manufacturier et propose des produits

finis.

L’impression 3D va dans les prochaines années modifier les règles du jeu

dans beaucoup de domaines.

Son impact se fera sentir dans de nombreuses entreprises.

L’avancement de la technologie, la baisse des coûts et la progression de

solutions mobiles pour créer du contenu vont participer à l’adoption rapide de

cette technologie.

La chaîne de valeur de l’industrie en sera à terme transformée. L’absence de

stockage, nous fera directement passer de la production à la consommation

modifiant ainsi les règles du commerce.

Les fichiers permettant l'impression d'objets pourront être créés et partagés

directement en ligne.

A ce jour des sites de partages comme Thingiverse proposent des fichiers en

téléchargements et probablement seront-ils suivis demain par Apple dans

son Itunes Store.

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De grands acteurs du commerce tel qu’ Amazon s’intéressent également à

l'impression 3D.

Il est ainsi permis de penser qu'il pourrait lier la puissance de son site

e-commerce à de gigantesques fermes d’imprimantes 3D.

Il n’en faudrait pas d’avantage pour vivre avec l’objet, la révolution que la

musique a vécu ces dernières années avec le téléchargement.

Les commerces traditionnels s'intéressent également à l'impression 3D .

Au Royaume-Unis, le groupe de distribution Tesco étudie la possibilité

d’installer des imprimantes 3D dans ses magasins pour produire à la

demande des pièces de rechange.

En France, c'est Auchan qui teste cette technologie dans son magasin

d’Aéropole. La Poste en fait de même dans trois bureaux parisiens.

Des chaînes de ventes de fournitures de bureau comme Stapples ou

CopyTop proposent déjà un service d'impression 3D dans leurs surfaces

commerciales.

La modification du circuit de production va permettre à des petites entreprises

d’abaisser les barrières d’entrée à la R&D. La réduction de leurs coûts va

leurs ouvrir la concurrence avec des acteurs plus importants.

A l’inverse, des entreprises industrielles plus traditionnelles subiront avec la

chute de ces barrières les effets perturbateurs de la fabrication à distance sur

leur modèle de fabrication traditionnelle.

Ils subiront une pression croissante sur leurs ventes car avec ce changement

de mode de production, les clients pourront imprimer ou faire imprimer le

produit directement.

Les fournisseurs de transports et logistique pourraient également ressentir

une baisse de la demande qui serait toutefois compensée par la livraison des

matières premières liées à l’impression.

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Aujourd’hui, l’impression 3D vient en complément de l’industrie mais ne

remplace pas la production en grande série ni les techniques traditionnelles

comme les moules de coulées ni l’emboutissage ou le fraisage qui restent

indispensable à la production.

Bien qu’il existe un potentiel de mutation, de nombreuses barrières doivent

être surmontées pour arriver à une adoption totale de l’impression 3D comme

mode de production.

Il reste certains freins à lever comme les coûts de fonctionnement élevés du à

une faible vitesse de production et des matières premières qui restent encore

couteuses en rapport avec une production classique, sans compter leurs

propriétés physiques limitées qui sont également un frein important pour une

adoption immédiate.

Avec l’avancée des technologies et la baisse des coûts, ces obstacles finiront

par tomber, à l’image d’autres tendances comme la photo numérique,

l’ordinateur, les imprimantes laser qui étaient réservés hier à un usage

purement professionnel.

Le mouvement des fab-lab participe également à cette révolution

Les fab-labs ont été initié dans les années 2000 sous l’influence de Neil

Gershenfeld alors Professeur au Center for atoms du MIT .

Depuis, ce mouvement d’imagination citoyenne compte plus de 150 lieux sur

les cinq continents.

Véritable moteur du DIY (Do it Yourself), il se nourrie d’un formidable réseau

de créateurs actifs sur la toile.

En 2013, l’appel à la création de fab-lab par le gouvernement Français a

généré plus de 150 candidatures pour 14 retenues.

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L’industrie s’est également emparée de ce mouvement. Des grandes

entreprises comme Boeing, Peugeot, Ford ont créer leur propre fab-lab,

laboratoire interne permettant de créer des pièces prototypées en abaissant

le circuit et le cout de production.

Le secteur médical vit également un bouleversement avec l’impression 3D

La plus grande révolution étant la possibilité d’imprimer des organes qui

seront compatibles avec le receveur puisque issus de ses propres cellules

souches.

En 2011, le Professeur Anthony Atala est le premier à avoir présenté lors

d’une conférence de Ted un rein imprimé en 3D.

Depuis, nous pouvons imprimer de la peau, des os et des oreilles.

Ces avancées nous rendrons peut être demain immortels.

L’industrie dentaire va également vivre une mutation avec cette nouvelle technologie.

Ce secteur voit son nombre de praticiens diminuer. Il faut y associer une

hausse de la population et un vieillissement de celle ci.

(La part des 60 ans et plus sera de 26,4% en 2020).

Les dépassements d’honoraires dans cette profession sont croissants. Le

désengagement progressif des pouvoirs publics dans le remboursement lié à

la baisse du pouvoir d’achat doit donner réflexion à un nouveau modèle.

Nous voyons déjà apparaître des cabinets Low-Cost avec une rationalisation

des soins. Des praticiens se regroupent également en cabinet mutualisé .Il

sera alors simple de leur proposer une solution commune basée sur

l’impression 3D.

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L’impression 3D à déjà une implication directe en implantologie et en

orthodontie.

Avec les progrès de l’ingénierie dans les matériaux, l’impression céramique

est déjà possible.

Les avancées dans le 3D Printing permettent une précision au centième de

millimètre contrairement à la technique d’empreinte actuelle à base d’alginate.

Des solutions globales seront bientôt proposées aux praticiens, celles-ci

réduisant les coûts et le circuit de fonctionnement.

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summary

3D printing or stereolithography was invented in the mid-1980s by Jean

Claude Andre, director of research at CNRS.

His interview is offered in the following pages .

Originally designed to allow prototyping of parts or objects

3D printing retains to this day that role. However, it is now new players in

manufacturing and delivering end products .

3D printing in the coming years will change the rules of the game in many

areas.

Its impacts will be felt in many companies.

The advancement of technology , lower costs and increase mobile solutions

to create content will participate in the rapid adoption of this technology.

The value chain of the industry will eventually be transformed. With the lack of

storage , we will directly move from production to consumption and changing

the rules of commerce.

Files for printing objects can be created and shared online.

To date sharing sites like Thingiverse offer file downloads and probably they

will be followed tomorrow by Apple in its iTunes Store.

Major players such trade that Amazon are also interested in 3D printing.

It is thus reason to believe that it could bind the power of its site

e -commerce giant farms 3D printers.

It would not take advantage of living with the object, the revolution that music

has lived in recent years with the download.

Traditional businesses are also interested in 3D printing.

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In the United States, the group Tesco is studying the possibility of installing 3D

printers in its stores to generate demand for spare parts .

In France , Auchan is testing this technology in its Aéropole store. Post does

the same in three Paris office .

Channel sales office supplies like Stapples or copytop already offer a 3D

printing service in their retail outlets .

Modification of the production will enable small businesses to lower entry

barriers to R & D. Reducing their costs will open their competition with larger

players.

In contrast, more traditional industrial enterprises suffer with the fall of barriers

disruptive effects of distance on their manufacturing model of traditional

manufacturing .

They suffer increasing pressure on their sales because with this change of

mode of production , customers can print or have printed the product directly .

Providers of transport and logistics may also experience a decrease in

demand would be offset by the delivery of raw materials related to printing .

Today , 3D printing complements the industry but does not replace mass

production nor traditional techniques such as casting molds or stamping or

milling that are essential to the production .

Although there is a potential mutation , many barriers must be overcome to

achieve full adoption of 3D printing as a mode of production.

There are still some obstacles to rise as high operating costs due to a low rate

of production and raw materials are still expensive in relation to a conventional

production , not to mention their

limited physical properties which are also a major obstacle for immediate

adoption.

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With advanced technology and lower costs, these obstacles will eventually fall

, like other trends such as digital camera , computer, laser printers that were

reserved yesterday in a purely professional use.

The movement of the fab -lab is also involved in this revolution

The fab -labs were initiated in the 2000s under the influence of Neil

Gershenfeld then Professor at the Center for Atoms at MIT.

Since this citizen movement imagination more than 150 locations on five

continents.

Real engine of DIY ( Do it Yourself) , he nurtured a great network of active

artists on canvas.

In 2013, the call for the creation of fab -lab by the French government has

generated over 150 applications for 14 selected.

The industry has also taken hold of this movement. Large companies such as

Boeing , Peugeot, Ford create their own fab -lab , internal laboratory to create

pieces prototyped the circuit and lowering the cost of production.

The medical sector also saw a revolution with 3D printing

The greatest revolution is the ability to print organs that will be compatible with

the recipient as from his own stem cells.

In 2011 , Professor Anthony Atala is the first to be presented at a conference

Ted a 3D printed kidney.

Since , we can print skin , bones and ears.

These advances we will be tomorrow immortal.

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The dental industry will also experience a change with this new

technology.

This sector saw its practitioners decrease. Must involve an increase in

population and aging this one.

( The percentage of 60 and older will be 26.4% in 2020).

The excess fees in this occupation are growing. The gradual withdrawal of

government in reimbursement related to the decline in the purchasing power

must give thought to a new model.

We are already seeing firms with Low-Cost rationalization of care.

Practitioners also establish an office shared . It will be easy to provide them

with a common solution based on 3D printing.

3D printing has already direct involvement in implantology and orthodontics.

With advances in engineering materials, ceramic printing is already possible.

Advances in 3D Printing allows a precision of a hundredth of a millimeter

unlike the technique of current alginate impression . Global solutions will soon

be available to practitioners , they reduce costs and operating circuit .

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Résumé de l’année de thèse

Lorsque je me suis inscrit à ce programme de MBA e-commerce e-Marketing ,

je ne mesurais pas l’étendue des possibilités qu’offre aujourd’hui le digital .

Je dirigeais alors une entreprise de commerce traditionnel spécialisée dans la

fabrication et la pose de menuiseries en aluminium avec 12 salariés.

Passionné par les nouvelles technologies, je souhaitais mettre mon entreprise

à l’heure de l’internet. Je possédais déjà un site et pensais développer une

nouvelle activité de négoce.

Ors plus j’avançais dans la formation, plus mon intérêt pour ce nouvel acteur

du commerce qui est le web grandissait et plus je comprenais que mon projet

d’entreprise devait évoluer.

J’ai eu l’opportunité de céder ma société au mois d’Avril 2013 à mon principal

concurrent et me consacrer totalement à cette nouvelle réflexion.

Séduit par l’intérêt de l’impression 3D et de la disruption dans la chaine de

valeur de l’industrie, j’ai alors choisi d’écrire ma thèse sur ce sujet pour étayer

ma réflexion.

Aujourd’hui, je réfléchis à la création d’une market-place qui mettrait en

relation des chirurgiens dentistes et des centres de production 3D Printing.

Cette année a été également l’occasion de belles rencontres et d’un réseau

de nouveaux amis qui perdureront au delà de ce MBA.

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Table des Matières

Les 2 Révolutions industrielles

• Industrialisation,

• Amélioration des classes sociales,

• Production et consommation de masses,

La 3ème révolution industrielle sera numérique • Les 3 âges de la révolution numérique

L’imprimante 3D • Genèse de L’imprimante 3D

• L’histoire s’écrit

• Qu’est ce qu’une imprimante 3D ?

• Les différents modes d’impressions

• D’autres possibilités d’impressions

La C.A.O • Les différents formats de fichiers

• La création du contenu

• Plateforme de création en ligne pour Utilisation Grands Publics • Les logiciels de conception 3D destinées aux Grands Publics

• Logiciels à usage Professionnels

• Les logiciels Open Source

• Applications Smartphone et Tablette

• Les Scanners 3D

• Les photomatons 3D

• Les acteurs du marché

• Les Fabricants

• Plateforme Communautaire de partage de fichiers

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Concept Disruptif • Briser les conventions pour repositionner le marché

L’effet longue traine • Production à la demande

La Chaine de Valeur dans l’industrie • Schéma de Principe

Les Fab-Labs (Fabrication Labotory) • Cartographie

• Les FAb Labs dans l’industrie

• Fab Lab d’entreprise pour innover autrement

Le Marché de l’impression 3D • Répartition

• Croissance du marché

• Les réseaux de distribution

Les réseaux de distribution

Le juridique Protection de la propriété industrielle • La licence Créative Commons

• Fab Secure

L’impression 3D va t’elle bouleverser le secteur médical? • Le Bio Printing

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Enjeux pour le secteur dentaire

• Le statut de chirurgien dentiste

• L’environnement

• L’imprimante 3D et l’ère de la dentisterie numérique

• La prise d’empreinte : le début de la chaine • La prise d’empreinte optique

• Les débuts de la CFAO

• Le marché de la prothèse

• Une market-place pour assurer la continuité de la chaine numérique entre

le praticien et un centre de production 3D Printing

• Protocole pour la pose d’implants et explosion de la chaine de valeur

Conclusion

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1. Les Révolutions industrielles

Chaque révolution industrielle trouve son origine dans une source

d’énergie et un nouveau mode de production.

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La 1ère révolution industrielle

La première révolution industrielle s’étend sur une période allant de la fin du

XVIIIème jusqu’au XIXème siècle.

Elle est marquée par un changement considérable des techniques et des

moyens de production des biens matériels sur une société principalement

agricole.

Avec l’arrivée des machines à vapeur dans l’industrie textile et dans la

métallurgie, la production va s’accroitre et les manufactures vont remplacer

les ateliers artisanaux.

La machine à vapeur va également transformer le transport avec l’arrivée du

chemin de fer, de la marine vapeur et de l’automobile.

Les pays disposant de ressources en charbon seront les premiers

bénéficiaires de cette révolution. En premier lieu le Royaume Unis puis

suivront la France, la Belgique et la Suisse.

La 2ème révolution industrielle

Elle va s’étendre sur une période allant de la seconde moitié du XIXème

jusqu’au début du XXème siècle .

L’arrivée de l’électricité et l’invention du moteur à explosion (1880) vont

accroitre la production industrielle.

L’électricité

L’invention du transformateur en 1890 va permettre de résoudre les

problèmes de transport.

A partir de là, les retombées industrielles vont être conséquentes avec la

mise en place des premières lignes à hautes tensions.

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George Westinghouse fondera la première entreprise de distribution

d’électricité.

Le secteur de la chimie sera un acteur de première importance avec la mise

au point de colorants de synthèse ouvrant de nouvelles perspectives au

secteur du textile et l’invention de nouvelles matières tels que le celluloïd et la

bakélite.

Le pétrole provoquera également une véritable révolution. Il sera d’abord

utilisé comme huile pour l’éclairage puis pour d’autres dérivés comme les

goudrons et les solvants.

De grandes entreprises de raffinage vont naître à cette occasion.

Le secteur de l’automobile va connaître un essor grâce à la naissance du

moteur à explosion.

D’autres améliorations techniques telles que les pneumatiques à chambre à

air viendront compléter ce nouveau moyen de locomotion.

Un nouveau mode de travail va s’opérer dans ce secteur. C’est henry Ford

avec la standardisation d’un modèle (Ford T) et la mise en place de la

première ligne de production de masse qui sera à l’origine du travail à la

chaine.

Cette standardisation de la production, verra l’essor des sociétés de

commerces avec de nouvelles méthodes de ventes basées sur le

démarchage et la publicité.

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La 3ème révolution industrielle sera numérique. Cette révolution a été entamée dans les années 1970 avec l’arrivée du

nucléaire comme nouvelle source d’énergie. Elle sera également marquée

par des avancées technologiques dans le domaine des sciences et des

techniques.

On constate également le développement des technologies spatiales et des

biotechnologies.

Le développement de l’électronique et de l’informatique vont rendre possible

la miniaturisation et la production de nouveaux composants.

La micro-informatique et internet en seront les symboles.

Les 3 âges de la révolution Numérique

I. Le Micro-Ordinateur développe de nouveaux services dans la P.A.O et

la retouche photographique.

C’est la création de l’économie des métiers de l’informatique.

II. 1994 : L’arrivée du web. C’est l’information accessible à tous.

La construction du savoir est en marche, il est possible d’apprendre

(Wikipédia), de publier et d’être lu par le monde entier.

Les premières Start-up vont voir le jour.

C’est la naissance de l’économie Numérique.

III. La fabrication numérique personnelle

Tout le monde peut fabriquer, créer des objets à l’aide d’outils comme

l’imprimante 3D et la machine à découpe laser.

C’est la réunion de l’artisanat d’hier et de l’industrie d’aujourd’hui.

C’est l’ère de la Micro industrialisation.

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L’imprimante 3D

Genèse de L’imprimante 3D

Nous entendons beaucoup parler de l’impression 3D. Cette technologie

appelée également stéréolithographie a été inventée et brevetée en France le

16 Juillet 1984.

Trois hommes sont à l’origine de cette invention : Jean Claude André du

CNRS , Alain le Méhauté d’Alcatel et Olivier de White de Cilas.

Alcatel et Cilas abandonneront les brevets jugeant que l’invention n’a pas

d’avenir. Conférence de M Jean Claude André

http://www.dailymotion.com/video/x11rrnz_aefa-2013-conference-du-pr-jean-

claude-andre_tech

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Brevet déposé le 16 Juillet 1984 par Jean Claude André, Alain Méhauté et Olivier

de White

http://fr.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=FR&NR=25676

68A1&KC=A1&FT=D&date=19860117&DB=fr.espacenet.com&locale=fr_FR

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Lors de ma rencontre avec Jean Claude André, il m’a relaté la réflexion et le

cheminement qui ont amené à l’invention de la stéréolithographie.

Je vous livre ici son récit qui nous ramène à la genèse du procédé.

Nous sommes au début des années 1980 (texte JC.André)

« Avec des amis de la défunte CILAS de l'ex-CGE [2], rencontrés, pour partie,

suite à une formation en génie photochimique organisée à Nancy au début

des années 1980, une discussion informelle et amicale a conduit à une

première réflexion (on parlerait de brainstorming aujourd'hui) sur la réalisation,

par voies photo-physiques et par lasers, d'images 3D par excitation lumineuse

(à deux photons, issus de deux sources lumineuses), exploitant un processus

d'absorption non linéaire.

A cette époque, c'était de la « belle » science, nécessitant des sources laser

impulsionnelles avec d'excellentes propriétés de stigmatisme… En déplaçant

les faisceaux laser, par un balayage spatial, une image pouvait être réalisée

et, pourquoi pas, à l’origine de l’invention d’une vraie télévision 3D… Après, il

a fallu réfléchir un peu… Les relaxations non radiatives [3] se traduisent, peu

ou prou, par une élévation de température locale du fluide ou du matériau

transparent contenant l'image virtuelle, ce qui fait que les indices de réfraction

changent et qu’il est pratiquement impossible d'assurer la rencontre précise

des deux faisceaux commandés par des miroirs galvanométriques

informatisés (en dehors du premier tir laser). Et en plus, les lasers de l'époque

étaient volumineux, chers, ce qui ne permettait pas d'envisager une fabrication

accessible au grand public…

Or, la bibliographie faisait état de travaux de l'Institut Battelle [4] sur l'utilisation

de deux faisceaux pour transformer de la matière, conduisant en principe à la

réalisation de vrais objets : par un processus bi-photonique (non-linéarité de

l'absorption par utilisation d’impulsions laser intenses), on pouvait créer des

molécules excitées électroniquement. En se décomposant, elles étaient

capables d’amorcer des réactions de polymérisation et donc étaient

susceptibles de transformer un fluide (le monomère) en un solide (le

polymère). Comme dans une construction par éléments (par exemple des

briques), on déplaçait (au moins sur le papier) les faisceaux et on construisait

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de proche en proche l'objet souhaité. Par analogie avec le pixel, ce volume

élémentaire est désigné comme étant un voxel. Or, l'indice de réfraction des

polymères est généralement très différent de celui du monomère qui lui a

donné naissance, ce qui rend hasardeuse la réalisation effective d'un vrai

objet (de plus de 2 voxels).

Comment alors réaliser une absorption de lumière résolue dans l'espace si

l’on est contraint de respecter la vieille loi de Beer-Lambert [5] ? Comment

réaliser une économie substantielle en travaillant avec une seule source de

photons et contourner les problèmes de changement d'indice par élévation de

température, ainsi que l'influence des zones déjà construites par

polymérisation ? Les processus à un photon sont bien connus et s'appuient

sur un concept simplissime, celui d'épaisseur optique µ (transmission de 1/e

de la lumière incidente à la distance µ) qui, en particulier, dépend de la

concentration d'un produit absorbant. Pour disposer d'une source peu

coûteuse, l'idée de polymérisations radicalaires en chaînes longues était

envisageable (possibilité d'une amplification liée à la réaction, permettant

d’utiliser des sources stigmatiques continues de faible puissance). Donc, tout

était à notre disposition pour réaliser, couche par couche, un objet réel, à

partir de la connaissance des coordonnées de cet objet. Ces coordonnées

étaient mémorisées dans un ordinateur qui pilotait des miroirs

galvanométriques pour transformer un liquide en solide par polymérisation

d'une couche fluide, voxel après voxel (fabrication additive).

L'ajout d'une deuxième couche, puis d'une troisième, etc. permettait de créer

en principe la pièce prototype souhaitée qu'il fallait enfin extraire (et laver) du

fluide non photo transformation Ces différentes considérations font l'objet de la

figure 1.

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Figure 1 Principe de réalisation d’un objet couche par couche

D'un point de vue principe technique, la polymérisation se produit là où la

lumière atteint la surface, pour autant que l’énergie lumineuse absorbée

dépasse un certain seuil (avec les monomères acryliques, l'oxygène en

solution dans ce fluide est un inhibiteur de polymérisation et il convient, pour

que la transformation s’opère, de le consommer ; la viscosité des fluides

utilisés et la densité de flux lumineux sont alors suffisants pour que la diffusion

de l’oxygène issu de zones non éclairées soit sans importance sur la photo-

transformation) : ce résultat conduit donc, en principe, à une résolution

surfacique meilleure que celle du faisceau laser incident.

Pour ce qui concerne la profondeur de pénétration de la lumière, il convient

de disposer d'une épaisseur optique µ légèrement plus grande que celle de la

couche placée sur l'objet en construction et d'adapter la puissance du

faisceau pour polymériser le fluide en profondeur pour relier entre elles les

couches. Un élément non anticipé, mais utile pour le procédé, est lié à la

présence de l’oxygène de l’air surmontant le liquide photo-réactif.

Pour faire simple, il entraine systématiquement l’existence d’une épaisseur

non polymérisée de très faible amplitude (de l’ordre du µm) avec un gradient

de polymérisation entre la surface et la couche déjà polymérisée.

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Quand on superpose une nouvelle couche de fluide, la diffusion de l’oxygène

de l’air n’intervient plus entre les deux couches N et N-1. Quand la photo-

polymérisation se développe, à partir de la couche N, il y a « accrochage »

chimique facilité entre les couches, ce qui évite de réaliser des éléments

indépendants les uns des autres…

Mais, pour nos tout premiers essais, en l'absence de laser adapté à la

réaction photochimique, un samedi qu'il faisait beau à Nancy (si, si…), il a été

possible d'utiliser le stigmatisme (certes modeste) de l'astre du jour pour

réaliser, avec des masques en papier, de premières expérimentations, tout

d'abord avec des monomères acryliques linéaires : le polymère formé étant

soluble dans le fluide qui lui a donné naissance, l'échec était cuisant… d'où

l'idée d'utiliser des monomères multifonctionnels conduisant effectivement à

un matériau strictement insoluble dans son monomère. L'enthousiasme dura

tant que furent réalisés par masquage des objets convexes (à base plus large

que la partie qui était en construction, comme l’illustre la figure 1)… La

réalisation, en éclairement solaire modeste, d'un petit pont avec son tablier

s'est traduite par deux piles reliées par un volume imprécis : le polymère était

plus dense que le monomère et coulait durant la transformation au fond du

récipient… Ainsi, avec ces expériences « de dos d'enveloppe », deux

difficultés étaient cernées, celle du retrait (augmentation de la densité du

photo-produit) et la nécessité de placer « au bon endroit » des supports pour

que la pièce soit réalisable… (cf. figure 2).

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Il y avait donc nécessité de jouer avec les monomères et/ou les oligomères,

les amorceurs photochimiques et leur viscosité (pour la réalisation « correcte

» des couches successives), en même temps qu'il fallait réaliser des supports

faciles à retirer lors de la création de la pièce.

Le problème du retrait volumique lié à la polymérisation peut, en partie, être

traité par un choix adapté de monomères, mais plutôt grâce à un procédé qui

permet une relaxation volumique de voxels indépendants, qu’il est possible,

dans un deuxième passage du faisceau laser, de relier entre eux.

De plus, il n’est pas nécessaire de polymériser tout le volume de la pièce à

construire, la surface et des renforts peuvent suffire pour lui donner la forme

souhaitée (avec la difficulté de définir un procédé automatisé quelle que soit la

forme de la pièce à les soutiens financiers de l'Etat ne sont pas venus parce

personne n'a cru à cette technologie émergente ; seule la Rconstruire). La

transformation globale de l’objet peut, dans une l'attractivité industrielle du

projet à son départ, ont reconnu son intérêt (un peu tard hélas) et ont décerné

à l'auteur le prix national de la créativité (qu'il a refusé mais, comme le prix

était déjà imprimé, il lui est parvenu quand même !).dernière phase être

réalisée dans un système d’irradiation classique qui transforme tout le fluide

résiduel en solide. Ainsi fut fait avec des lasers UV ou IR et des pièces

commencèrent à sortir pour notre grande satisfaction (sauf qu'au début, elles

disposaient d'une espérance de vie modeste à cause de tensions internes

évoluant dans le temps dans le matériau qui conduisaient à ruptures) et plus

d’une vingtaine de brevets furent pris (même, pour le premier, 15 jours avant

nos concurrents américains).

Jouer sur le procédé, le choix des sources lumineuses, les matériaux et leurs

formulation, le choix des amorceurs photochimiques, la commande

informatisée de miroirs galvanométriques et piloter la réalisation d'une pièce

relevait d'un exercice d'acrobatie intellectuelle qui dépassait un peu

l'interdisciplinarité « classique » parce que les supports disciplinaires (humains

et financiers) étaient plutôt dispensés avec modération, mais pas

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uniquement... Cela faisait « bricolage » et, au moins au début, assez artisanal,

mais il s’est agi d’une recherche « apprenante »…

D'ailleurs, la première publication a été refusée parce que le concept n'existait

pas et que l'approfondissement disciplinaire était modeste… (Non, le nom de

la revue ne sera pas confié aux lecteurs !),

La région de Lorraine est restée en support de l'avancement du projet avec,

en association, des reconnaissances sous formes de contrats industriels

d'horizons divers.

C'est au fond, parce que ce système qui est une photocopieuse 3D était

attractif pour les milieux socio-économiques que l'équipe était courtisée, parce

que cette méthode devait faciliter la réalisation de pièces prototypes

coûteuses impossibles à réaliser ou nécessitant autrement des semaines de

travail .

Il n'était donc pas nécessaire de disposer d'un « business plan » pour

convaincre. Mais, dans le même temps, si le groupe de recherche disposait

de la propriété intellectuelle des systèmes qu’elle développait, il devenait de

plus en plus difficile de mettre en place une structure industrielle crédible et

robuste (malgré plusieurs startups qui finalement ont été rachetées par

l'entreprise américaine arrivée seconde dans la compétition pour le dépôt du

premier brevet),

les propriétaires des brevets étant de plus en plus nombreux… C'est sans

doute pour cette raison que le CNRS, sans réelle consultation, a laissé aller

ces premiers brevets dans le domaine public…

Mais, simultanément, les décideurs nationaux, qui n'avaient pas voulu croire

en en l'attractivité industrielle du projet à son départ, ont reconnu son intérêt

(un peu tard hélas) et ont décerné à l'auteur le prix national de la créativité

(qu'il a refusé mais, comme le prix était déjà imprimé, il lui est parvenu quand

même . »

Jean-Claude. André

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La suite de l’histoire et le rachat des brevets permettra à Chuck Hull de

devenir avec sa compagnie 3D Systems, un des leader dans le domaine de

l’impression 3D.

Notes

[1] Les évolutions du CNRS depuis 30 ans font que l'on renforce naturellement la

structure de PME que constitue le laboratoire, devant gérer des flux :

De personnels : les thésards encadrés par les chercheurs permanents ;

De financements sur contrats ;

De production scientifique et technique sous des formes diverses ;

De relations : lobby des sociétés savantes (en tout cas de certaines), expertises

pour des journaux scientifiques, de liens avec les pouvoirs.

[2] CILAS : Compagnie Industrielle des Lasers, dépendant de la CGE Compagnie

Générale Electrique

{3] Quand on peuple un état excité électronique d’une molécule, celle-ci

possédant un excès d’énergie relativement à celle possédée à l’état

fondamental (quelques centaines de kJ/mole), peut revenir dans l’état

fondamental par des processus radiatifs (fluorescence par exemple) ou non-

radiatifs (transformation de l’énergie électronique en chaleur) ou réagir

chimiquement.

[4] Institut Battelle : c’est une organisation de R&D privée qui a son siège à

Colombus (USA) et des centres de recherche répartis dans le Monde (dont un

à Genève).

[5] Loi de Beer-Lambert : L'intensité d’un rayonnement électromagnétique de

longueur d’onde λ subit une diminution exponentielle en fonction de la

distance parcourue et de la densité des espèces absorbantes de ce milieu.

[6] Courbes de Hype : voir par exemple, Gartner Group (2008)

http://www.gartner.com

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L’histoire s’écrit

Le 11 Mars 1986 • L’américain Chuck Hull déposera à son tour un brevet pour un

dispositif de production d’objets tridimensionnels par

stéréolithographie. Il fondera l’entreprise 3D Systems et mettra sur le

marché la 1ère imprimante 3D la SLA-2502 .

1988 • Scott et Lisa Crump fondent la société Stratasys.

1989 • Scott Crump met au point le procédé de modélisation par dépôt en

fusion (FDM Fused déposition Modeling) et en dépose le brevet.

Brevet http://www.google.com/patents/US5503785

L’idée lui est venu en créant une grenouille pour sa fille en utilisant un

pistolet à colle chargé avec un mélange de polyéthylène et de cire à

bougie.

1991 • Le procédé de Frittage sélectif par laser (SLS) est développé par Carl

Deckars, Joseph Beaman et James Darrah et sera breveté chez DTM Corporation.

http://www.ipaustralia.com.au/applicant/dtm-corporation/patents/AU1991090167/

1993 • Michel Cima et Emmanuel Sachs du M.I.T sont les co inventeurs du

processus 3DP (Three Dimensional Printing)

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1993 • M.C.Royden réalise des imprimantes qui impriment en cire par 2 jets

en directions simultanées(x&y) en déposant des gouttelettes de cire. Il

fonde Sanders Prototype . La société est rebaptisé Solidscape en

2000.

1995

• SLM (Selective Laser Melting)

Développé par l’institut Fraunhoer ILT à Aachen en Allemagne est un

processus semblable au SLS utilisant des poudres métalliques plutôt

que des polymères. Un laser fait fondre la poudre et soude les grains

ensemble.

1996 • Les principales machines sont

La Genisys de Stratasys

L’Actua 2100 de 3D Systems

La Z402 de Z Corporation

C’est cette dernière machine qui déclenchera le terme d’Imprimante 3D.

1997 • La société Suédoise Arcam dépose un brevet pour le procèss EBM

(Electron Beammelting) l’EBM utilise un faisceau d’électrons à la place

d’un laser. La pièce est fabriquée dans le vide ce qui permet l’utilisation

de métaux réactif à l’oxygène comme le titane.

1999 • Création de la firme Objet Ltd à Rehovot (Israel) qui détient plusieurs

brevets dont le procédé Polyjet. La technique consiste à déposer une

couche de résine (Plastique type Acrylate ou Polypropylène ) liquide à

la façon d’une imprimante à jet d’encre à l’aide de buses qui déposent

couche/couche.

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1999 • VoxelJet : Sorte d’imprimante 3D qui imprime à partir de Quartz et de

Silice résine pour réaliser des moules de fonderie.

2000 • Création de Phénix Systems, premier fabricant d’imprimante 3D

Français. Procédé DMLS SLM : Frittage et Fusion Laser qui s’adapte

à la forme et à la taille des grains de poudre céramique ou métallique.

(Granulométrie quelconque ou = à 0)

2001 • Rachat de DTM Corporation par 3D Systems

Cette fusion donnera lieu à une plainte antitrust par les Etats Unis

d’Amérique.

http://www.justice.gov/atr/cases/f9000/9019.htm

http://www.justice.gov/atr/cases/indx303a.htm

2002 • Procédé SFF (SolidFreeform Fabrication) crée par la société Allemande

ENVISIONTEC. Il est dérivé de la technique du SLA avec comme

différence l’utilisation d’un DLP (Vidéo Projecteur) en remplacement

d’un laser qui durcit la résine point par point. L’avantage du DLP est de

traiter une plus grande surface avec des couches plus fines et un gain

en vitesse.

• Cette année là voit également l’impression d’un rein fonctionnel greffé

sur un animal. Cela va ouvrir la voie à la création d’organes et de

tissus à des fins médicales.

2003

• Fondation de MCor Technologie par le Dr Conor Mac Cormack

Technique d’impression 3D à partir de papier à lettre format A4

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2004 • La première imprimante jet d’encre pour l’impression de cellules

viables à été brevetée par le Dr Thomas Boland à l’université

de Clemson.

2005 • Z Corporation présente la 1ère imprimante 3D capable de

fabriquer des objets en couleurs : La Spectrum Z510.

2006 • Projet Rep Rap Projet Open-Source fondé par le Dr Adrian

Bowner (Maitre de conférence en génie mécanique .UK)

L’expiration du brevet sur le procédé FDM, va permettre à cette

technologie de se développer grâce à l’open-source.

http://www.reprap.org/wiki/Main_Page

2007 • Création de Phidias Technologie par André Luc Allanic et Phillip

Hoareau.

Basé sur la technologie DLP (Diigital Light Processing) , ils

définissent une matrice de micro miroirs permettant d’impacter la

résine en plusieurs points de façon simultanée. Cette technologie

associe une grande précision et une rapidité d’exécution.

• Création de Shapeways

• Création de la société Organovo (Ingénierie tissulaire,BioPrinting) par le professeur Gabor Forgacs.

• Création de D.Shape par Enrico Dini ingénieur Italien. Il réalise

une machine capable d’imprimer en grande taille du sable, de la

pierre par couche de 5 à 10mm. Le matériau durci en 24H et a une

résistance proche du béton armé.

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2009 • Création de MakerBot Industries par Bre Pettis

• BIOPLOTTER Imprimante de prototypage rapide pour Biomatériaux

Utilise un procèss nommé Computer Alred.

La table traçante fabrique ses matrices 3D à partir De différents

biomatériaux (Hydrogels, :Collagène,Alginate,Silicone,céramique).

• L’institut français d’art culinaire et l’école d’art culinaire de la ville de

New-York City ont travaillé sur l’impression de nourriture

(imprimante 3D libre Fab@Home)

source http://fr.wikipedia.org/wiki/Impression_tridimensionnelle

2011 • Rachat de Solidscape par Stratasys. • Liz et Kyle von Hassein lancent The Sugar Lab : Studio de Design

spécialisé dans l’impression 3D à base de sucre mélangé à de l’eau

et de l’alcool. Ils seront rachetés en 2013 par 3D Systems.

2012 • Acquisition de Z Corp par 3D Systems pour 137 millions de $.

• Rachat d’Objet par Stratasys.

• Choc Edge propose la Choc Creator Version 1, la première

imprimante 3D à chocolat.

2013 • Acquisition de MakerBot par Stratasys. • Partenariat entre Organovo et Invetech pour commercialiser la 3D

BioPrinter. Cette union verra la naissance du BioPrinting.

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2013 • Acquisition de RPDG (entreprise de prototypage) par 3D Systems. • Acquisition de Phenix Systems (Fabricant Français d’imprimante

3D) par 3D Systems.

• Acquisition de Phidias technologie par le groupe Gorgé, fondation

de la société Prodways (Seul fabricant français d’imprimantes 3D

professionnelles ).

2014 • Fin du Brevet encadrant l’utilisation de la technique du Frittage laser

(SLS).

Ce qu’il faut retenir

Les deux grands acteurs 3D Systems et Stratasys se partagent le marché par

rachats successifs de start-up innovante

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Qu’est ce qu’une imprimante 3D ?

• Définition

Une imprimante 3D va permettre de réaliser un prototype ou une pièce

d’usinage en 3 dimensions sans avoir eu besoin de réaliser précédemment

un moule de coulée.

Cette méthode de fabrication dite additive ne génère aucun déchet et tient

compte des vides. Il est donc permis d’imprimer des objets articulés en un

seul tenant.

Elle est en opposition avec la fabrication dite soustractive qui consiste à

enlever de la matière à un objet pour le façonner.

• La technique utilisée

L’impression 3D fonctionne par l’impression de couches ou strates de matière

additionnées les unes aux autres jusqu’à produire un objet réel.

Celui ci a d’abord été défini par un fichier CAO converti en fichier STL pour

être interprété par l’imprimante.

Ce qu’il faut retenir :

La fabrication additive consiste à mettre en forme par ajout de matière

(empilement de couches successives) contrairement à l’usinage qui met en forme

un objet par enlèvement de matière. Le format de fichier utilisé est STL.

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Les Différents modes d’impressions

• La stéréolithographie (SLA)

• Le principe de fonctionnement est basé sur la polymérisation d'une résine

par un laser (UV généralement).

• Un plateau est surfacé par une résine qu'un laser va venir polymériser en

surface. Lorsque la première strate de l'objet va être polymérisée, le plateau

va descendre à nouveau, permettant d’avoir une nouvelle couche de résine

non polymérisée sur le dessus pour créer une nouvelle strate.

Le cycle va continuer ainsi jusqu'à l'obtention final de l'objet.

• Cette technique présente un inconvénient majeur : si la pièce comporte

certaines asymétries ou des surfaces non planes, elle peut basculer. Pour

éviter ce basculement il est nécessaire d’ajouter des supports, qui seront

supprimés manuellement à la fin de la fabrication. D’autres supports

peuvent être ajoutés dans certains cas particuliers comme des poches

(trous) trop importantes qui nécessitent un soutien durant la fabrication. Un

autres problèmes provient des "volumes piégés" c’est à dire des poches

closes au sein de la pièce où la résine non polymérisée est retenue.

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• Fused Deposition Modeling (FDM): La dépose de fil ABS

Cette technologie repose sur l’extrusion d’un fil de matière thermoplastique

(de 0.127mm à 0.254mm d'épaisseur) permettant ainsi la fabrication d'un

objet à partir d'un fichier numérique (Format STL, IGS ou STEP).

Le fil ABS va passer par une buse chauffée que nous appellerons tête

d’impression.

Cette tête d’impression va se déplacer pour déposer de la matière fondue

sur un plateau de support. La matière déposée formera la première strate

de l’objet à réaliser. Le plateau va alors descendre libérant de la place

pour composer la prochaine couche jusqu’à l’impression complète de

l’objet .

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• Selective Laser Sintering (SLS)

Le frittage de poudre plastique

Cette technique est basée sur le principe d’agglomération de poudre

polymère ou métallique. Pour la poudre polymère, la méthode consiste à

fusionner localement les particules à la surface d’un lit de poudre à l’aide

d’un faisceau laser, aux endroits où l’on désire la pièce. La surface de

poudre est ensuite abaissée afin de permettre le nivellement d’une

nouvelle couche de poudre. Le laser balaie à nouveau la surface de la

poudre pour créer une section additionnelle, juxtaposée à la précédente.

http://www.e2r-rp.com/index.php/frittage-de-poudre.html

http://www.e2r-rp.com/index.php/frittage-de-poudre.html

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• Le Frittage de poudre métallique: Le frittage sélectif au laser ( "selective

lasersintering" ou S.L.S) transforme une poudre en un solide par fusion (ou

frittage) à l'aide d'un Laser. La poudre est préalablement chauffée juste en

dessous du point de fusion.

La fabrication suit le cycle suivant:

Un laser trace la forme de chaque strate fusionnant de la poudre en

couche fine.

Une nouvelle couche est étalée par un rouleau mécanique.

Ce procédé ne nécessite pas de post-séchage au four.

*Source IFTS Université de Reims

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• PolyJet Technologie

Cette technologie d’impression brevetée par la Compagnie Israélienne

Objet fonctionne comme une imprimante à jet d’encre. Les cartouches

contiennent un liquide photopolymère qui sera projeté sur le plateau de

production de l’imprimante. Ce liquide obtiendra sa polymérisation par un

rayon UV. L’objet produit sera alors manipulable immédiatement sans post

cuisson.

Les principaux avantages de cette technique sont :

La vitesse d’exécution, la possibilité de produire des modèles plus précis

avec une épaisseur de couche de 16 microns et une très grande variétés

de matériaux. Ceci permettant de produire des objets de différentes

couleurs et matières.

La technique 3DP (Impressions 3D Polychromes)

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D’autres possibilités d’impressions

Impression 3D à partir de feuilles en papier Le principe est assez simple. Une fois le fichier transféré à l’imprimante, celle

ci va le décomposer en centaines de fines tranches .

Une imprimante papier se trouvant au sein de la Mcor Iris va imprimer

chacune de ces couches. Une feuille de papier A4 correspond à une couche

de votre objet.

La feuille est ensuite déplacée vers une autre partie de la machine pour y être

collée aux feuilles précédentes avec de la colle soluble à l ‘eau.

Ensuite un bras mécanique va venir découper les contours de l’objet imprimé

sur la feuille où une autre feuille sera collée. Le protocole se répètera jusqu’à

ce que toutes les tranches soient empilées. A la fin de l’impression vous vous

retrouverez avec une ramette de papier complètement collée. Il suffira de

retirer tous les morceaux de papier découpés pour voir apparaître l’objet fini.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=h3Bm_zItSYI

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L’Impression de bâtiments Behrokh Khoshnevis professeur de l’Industrielle & Systems Engineering a

développé la technologie Contour Crafting permettant l’automatisation de la

construction de structures entières par méthodes de couches additives.

Ce procédé permet d’envisager la construction d’une maison.

La NASA s’intéresse à ce procédé.

http://www.contourcrafting.org/

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A la base de tous fichiers de création 3D, doit intervenir un travail de

conception assisté par ordinateur. En matière d’impression 3D, nous parlerons

de fichier STL.

La C.A.O La conception paramétrique

Un modèle paramétrique est un modèle de C .A.O qui se modifie

automatiquement en fonction des paramètres que rentre l’utilisateur.

Les logiciels de C.A.O paramétriques se caractérisent par la présence d’un

historique.

Cet historique est généralement représenté sous la forme d’un arbre

reprenant les différentes opérations effectuées, appelées fonctions.

Ces fonctions sont créées à partir d ‘esquisses variationelles.

: http://fr.wikipedia.org/wiki/Conception_param%C3%A9trique

Les Différents Formats de Fichiers STL :

En 1987, le 1er format standard le STL (ST ereo L ithography) est défini

par 3D Systems .

Il deviendra la norme permettant aux principaux logiciels de C.A.O d’interférer

avec l’imprimante.

Ce format décrit la géométrie de surface de l’objet en 3 dimensions à partir de

triangles. Il fait abstraction des informations de couleurs et de texture.

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• IGS IGES (Graphics Spécification Echange Initiale)

C’ est un format de fichiers neutres conçu pour transférer des données de

dessin 2D et 3D entre différents systèmes de C AO. La norme IGES définit

deux formats de fichiers : ASCII de longueur fixe, qui stocke les

informations dans des enregistrements de 80 caractères.

• STEP (Standard for the Exchange of Product model data)

Le STEP-NC (STEP compliant Numerical Control) est un standard

d’échange de données pour la programmation de commande numérique. Il

est basé sur le standard STEP (STandard for the Exchange of Product

model data, Standard pour l'échange de données de produit) et permet

d'intégrer complètement la chaîne numérique CAO-CFAO-CN. Il regroupe

à la fois les propriétés du STEP (intégration des processus de conception,

de développement, de fabrication et de maintenance lors de l’ensemble

des phases de vie de l’objet) et des informations de haut niveau en vue de

la fabrication du produit. Le standard STEP-NC est normalisé à travers la

norme ISO 14649 (ARM: Application Reference Model) et le protocole

d’application 10303-AP238 (AIM: Application Interpreted Model). C’est un

standard nouveau qui a vu le jour dans le but de pallier les manques de la

chaîne numérique actuelle pour ce qui concerne la fabrication sur machine

outil à commande numérique (MOCN).

Le format STEP-NC fait appel à un langage de haut niveau et s’appuie sur

l’implémentation d’un seul fichier. Il permet un flux bidirectionnel des

données ainsi que l’éradication des posts-processeurs et du code G (code

ISO 6983).

Ceci entraîne, au niveau de la fabrication sur MOCN, le traitement des

données par un système permettant leur lecture, leur interprétation, les

différentes simulations et optimisations puis la commande de la machine.

Un tel système peut être considéré comme une commande numérique

étendue. Il en résulte un transfert de l’intelligence de la traditionnelle FAO

en direction de la CN étendue. En son sein, l’interpréteur, à partir des

données STEP-NC, génère les trajectoires de l'outil, permet de les

visualiser et de les exécuter. Il pourra aussi, à terme, corriger en temps

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réel les trajectoires, réagir en cas d’anomalie, etc. Le fichier STEP-NC est,

de plus, transportable d’une machine à l’autre sans nécessité d’adaptation

car il comporte majoritairement des informations génériques traitables par

tous les interpréteurs.

Source Wikipédia http://fr.wikipedia.org/wiki/STEP-NC

La création du contenu

De plus en plus, de grands acteurs du numérique intègrent le marché de

l’impression 3D par le second segment qui est primordial, celui de la création

du contenu. C’est ainsi que Microsoft permet de gérer en natif l’impression 3D sur sa

dernière version de Windows 8.1,

ADOBE vient également de mettre à disposition une fonctionnalité dédiée à

l’impression 3D sur son logiciel Photoshop CC. Il suffira ensuite de

commander l’impression via une boutique en ligne pour laisser la magie

apparaître.

L’obtention du fichier se fera de différentes manières. Pour les plus calés ce

sera par l’utilisation d’un logiciel de CAO. Certains seront réservés à l’usage

du grands publics telle que la série 123 d’Autodesk et d’autres seront des

logiciels orientés à visée professionnelle comme Solidworks ou Katia édité

par Dassault Systems.

Il sera également possible de consulter des banques de fichiers en open

source. Ce sont des boutiques en ligne reliées à un service de print comme

Sculptéo , Shapeways ou I Matérialise.

Il existe une autre possibilité, celle d’utiliser un scanner.

Pour cette dernière comme pour les logiciels, il existe plusieurs niveaux

d’offres tels que le Digitizer de Makerbot destiné à un usage ludique ou la

Kinnect qui est également utilisée pour obtenir des fichiers 3D.

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D’autres scanners à un usage purement professionnel sont utilisés dans

différents domaines: médical, industrie automobile et architecture.

Les principaux acteurs sont Artec, laser Faro.

Plateforme de création en ligne pour Utilisation Grands Publics

Tinkercad est un éditeur de projet en ligne fondé par Kai Backman.

Sa simplicité d’utilisation, permet la conception et l’importation d’objets 3D

au format STL et de fichiers 2D au format SVG.

Depuis son rachat par Autodesk le 18/05/2013, les comptes gratuits

permettent un stockage illimité de fichiers. Il est également possible de

gérer des licences et vendre ses créations après l’ouverture d’un compte

« Personal » pour un loyer de 19$/mensuel. Un partenariat est établie avec

Shapeways, I.materialise, Sculptéo, et Ponoko pour commander

l’impression des objets réalisées. : https://tinkercad.com/

Sculpteo

La startup Française Sculptéo a été crée en 2009 par Clément Moreau.

A l’origine simple service en ligne d’impression 3D,elle a su séduire les

investisseurs en réalisant une levée de fonds de 2 Millions d’Euros.

La plateforme offre maintenant divers services comme la possibilités pour

les créateurs d’ouvrir une boutiques en ligne. Cette place de marché

s’enrichit d’un millier de nouveaux design chaque jour. Elle possède

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également une application en ligne d ‘édition 3D qui permet la conception

de ses propres objets . 40% de son CA est réalisé aux USA contre 35% en

France, avec 2/3 de son activité conclus auprès de particuliers.

Cubify http://cubify.com/store/marketplace.aspx?hp_bn_marketplace

Place de marché développée par 3D Systems où il est possible d’acheter

des réalisations crées par la communauté et de vendre ses propres

conceptions sous forme de fichier STL.

Des logiciels de conception sont mis a dispositions cubify invent et cubify

Sculpt.

Printcraft http://www.printcraft.org/

Pincraft est une plateforme de partage et d’impression 3D différente des

précédentes. Elle est associée à un jeu en ligne multi-joueurs via le

serveur Minecraft. Elle permet le téléchargement des modèles crées dans

le jeu et l’impression sur une imprimante personnelle ou par les

partenaires : I Materialise, Thingiverse, Shapeways.

Objectifiers http://www.objectifiers.com/

Objectifiers est une market-place israélienne qui s’adresse à des

internautes désirant réaliser un objet en 3D Printig et n’ayant pas la

connaissance technique pour le faire. La plateforme va les mettre en

relation avec une communauté de designers .

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Les logiciels de conception 3D destinées aux Grands Publics

123D http://www.123dapp.com/

Autodesk 123D est une famille d'applications 3D gratuites, reliées entre elles

dans le nuage.

Ces applications sont conçues pour être utilisées sur i Pad, Mac et PC . Elles

permettent de créer et de commander des modèles 3D sans compétence de

conception ou des connaissances des concepts complexes de CAO.

Le détail des différentes applications composant la suite est traité dans le

paragraphe « Applications Smartphone, Tablettes.

3DTin http://www.3dtin.com/

Modeleur de création 3D et de partage sous licence Créative Commons . Il a

la particularité d’être intégré directement dans le navigateur. Une extension

est téléchargeable sur le store Chrome.

Sketchup http://www.sketchup.com/

Est un logiciel de modélisation 3D revendu en 2012 par Google à Trimble

société spécialisée dans les outils GPS et laser.

Il est disponible en 2 versions dont une payante qui dispose de plus de

capacité d’exportation

Sketchup, ne sait pas nativement exporter le format STL, il est nécessaire

pour cela de passer à la version Pro commercialisée au prix de 590$.

http://www.sketchup.com/3Dfor/3D-printing

Parametrics Parts http://www.parametricparts.com/

Permet de créer en ligne des modèles 3D et de commander l’impression

directement sur le site.

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Sculpt http://cubify.com/sculpt

Logiciel de 3D Systems, Sculpt permet de créer des objets de façon intuitive

se rapprochant du travail manuel et de la sculpture dans l’argile. Il est capable

de créer des fichiers au format STL. Son prix est de 129$.

Logiciels à usage Professionnel

SolidWorks http://www.solidworks.com/

Logiciel de conception 3D fonctionnant sous Windows.

Crée en 1993 par l ‘éditeur américain qui lui laissera son nom, il appartient

depuis 1997 à la société Dassault Systèmes.

Catia : Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive Appliquée

http://www.3ds.com/fr/produits-et-services/catia/

Le logiciel a été crée à l’origine par Dassault Aviation pour ses besoins

personnels. Il offre un domaine d’application allant de la conception

mécanique, de design, d’architecture et de FAO .

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Les logiciels Open Source

Open Scad http://www.openscad.org/

Open Scad est un logiciel libre pour créer des objet 3D. Il fonctionne sous

Linux,Unix,MS Windows et Mac OS. Le projet a débuté en Février 2010 sous

l’impulsion de Marius Kintel et Clifford Wolf.

FreeCAD http://www.freecadweb.org/

Il est davantage orienté vers le génie mécanique et le design de produits

Applications Smartphone et Tablette La compagnie Autodesk fondée en 1982 est aujourd’hui leader mondial dans

la conception et la diffusion de logiciel de CAO avec principalement Autocad.

J’aborderai dans ce paragraphe uniquement les logiciels en rapport direct

avec l’impression 3D et particulièrement la suite 123.

Autodesk : la suite 123

123 Sculpt

123 Catch http://www.123dapp.com/catch

123 Catch est une application qui permet d’utiliser son smartphone comme un

scanner à main. Il s’agit de prendre une vingtaine de photos périphériques de

son sujet qui lui doit rester immobile. Les images sont ensuite traitées via le

cloud sur le site Autodesk pour être transformées en fichier 3D. Le modèle est

alors immédiatement visible. Celui-ci est alors modifiable avec les différents

outils mis à disposition sur le site. L’impression peut ensuite être réalisée.

123D Design http://www.123dapp.com/design

Est un logiciel de création 3D.

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Les Scanners 3D La révolution 3D ce fera par la création de contenus.

Le scanner permet de créer un fichier numérique imprimable donnant la

possibilité à tous types d’utilisateurs de copier et reproduire n’importe quelle

objet.

Solutions Professionnelles

Un scanner 3D aura un fonctionnement similaire à une caméra vidéo avec

une capture de 16 images/secondes. Ces images seront alignées

automatiquement en temps réel. Il faudra toutefois une intervention d’un

opérateur pour une reprise de certains points et l’obtention d’un fichier

imprimable.

Les principaux lasers professionnels sont les marques Artec et Faro.

Solutions Grands Publics

MakerBot’s a mis sur le marché un scanner 3D de bureau le Digitizer . Celui

ci sera associé à la gamme d’imprimante MakerBot et à la communauté de

partage Thingiverse.

Ce projet à été commercialisé le 18 Aout 2013.

http://store.makerbot.com/digitizer.html

Les photomatons 3D

L’impression 3D donne la possibilité de reproduire également sa propre

effigie.

En novembre 2012, la société japonaise Omote 3D a ainsi développé un

projet expérimental de photomaton 3D

Pour obtenir son effigie de plein pied en 3D Il était nécessaire de s’inscrire

sur le site pour obtenir un rendez vous et être scanné.

http://www.omote3d.com

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En France c’est la société Kis qui avait lancé en 2012 à l’essai pendant

quatre mois de véritables cabines photomatons qui permettaient d’établir son

portrait et de l’obtenir après un passage en laboratoire .

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=FWM_6HE3zF8

La société Digiteyezer startup française propose depuis Janvier 2013 un

scanner de visage

L’Easy Twin est une sorte de gros casque équipé de 9 webcams. Un avatar

numérique est alors crée en moins d’une minute et visible sur tablette grâce à

l ‘application AlterEgo. Il ne reste plus qu’à choisir le corps et les accessoires

que l’on veut associer à son visage et commander l’impression.

http://www.digiteyezer.com/

En Allemagne c’est la startup twinkind qui propose de réaliser votre figurine.

L’inconvénient majeur est qu’il faut se déplacer dans leur studio pour être

scanné. http://www.twinkind.com

Le problème du déplacement est en parti résolus par le nouveau service lancé

par 3DSystems le 4 Avril 2013 sur leur site communautaire Cubify sous le

nom de 3Dme. Votre effigie est réalisé à partir de 2 photos : Un profil et une

de face.Le corps est choisi parmi la bibliothèque mise à disposition sur le site

limité aujourd’hui à Star Trek et des champions de la NBA. Il n’est donc plus

nécessaire de se déplacer pour subir un scan. La figurine est ensuite

imprimée par 3D Systems sur une ZPrinter 650 en polychromie et expédiée

chez vous. Le coût de la figurine est de 64,99$ pour une hauteur de tête de

140mm. http://cubify.com/store/star_trek_tng.aspx?hp_bn_startrektng

Artec Group vient également de développer son service de numérisation

personnalisé à votre image dénommé Shapify https://shapify.me/

La plateforme vous permet une fois que vous vous êtes scanné avec votre

Kinnect d’obtenir pour la somme de 59$ une figurine à votre effigie.

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Les acteurs du marché

Le financement participatif (Crowfunding)

Le crowfunding est un acteur majeur pour le développement et l’innovation

dans différents domaines artistiques ou entrepreneuriaux. L’origine remonte

au XVIIIème siècle avec le financement d’œuvre de charité. Il sera à l’origine

de groupes mutualistes tels que la Caisse d’épargne ou d’organismes de

microcrédit comme Planet Finance .

Le site de financement participatif Kick-Starter fondée en 2009 aux USA

par Perry Chen, Yancey Strickler et Charles Adler donnera naissance à

quelques beaux succès pour l’impression 3D et permettra une baisse des

coûts des machines.

Quelques belles réussites liées à KickStarter

Le projet Form 1 :

Le cahier des charges était clair : Créer une imprimante 3D de qualité

professionnelle à faible cout.

http://www.kickstarter.com/projects/formlabs/form-1-an-affordable-

professional-3d-printer?ref=card

L’objectif de la levée de fonds était de 100 000 $.

2068 internautes ont adhéré à ce projet permettant de récolter 2,9 Millions $

le 26 Octobre 2012.

Le 20 Novembre 2012, 3D Systems déposera une plainte pour violation de

brevet (STL).

Cette plainte sera amendée en avril 2013 avec un délibéré prévu fin 2013 .

Vous pouvez trouver, l’imprimante sur le site http:/formlabs.com au prix de

3299$.

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Le projet Buccaneer proposait d’apporter la technologie de l’impression 3D

dans chaque foyer pour 347$.

L’objectif de levée 100 000$ a été pulvérisé le 29 juin 2013 avec 1 438 765$

apporté par 3520 contributeurs.

Les Fabricants

• 3D Systems : Entreprise pionnière dans le marché de l’imprimante 3D,

elle imposera son format STL à l’ensemble des acteurs.

• SLM .http://www.slm-solutions.com/ Premier fabricant à traiter

l’aluminium et le titane par Selective Fusion Laser .

• Stratasys : Fondé en 1989 par Scott et Lisa Crump à partir d’une idée

simple :La création d’une grenouille pour leur fille à partir d’un pistolet

à colle chargé avec un mélange de polyéthylène et de cire de bougie.

L’entreprise est valorisée aujourd’hui à 5,2 Milliards de $.

• MakerBot : L’entreprise fondée en 2009 par Bre Pettis connaît une

ascension fulgurante et détient 21,6% du marché des imprimantes 3D.

Elle a été rachetée en Juin 2013 par Stratasys pour un montant de 403

Millions de dollars (305 Millions d’euros).

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• Phidias Technologies : Mise au point en 2007 par André Luc Allanic

la technologie MovingLight®qui combine une source de lumière à base

de LED à forte puissance et des puces micro-électronique (DLP). Ce

procédé permet d’obtenir une grande qualité dans la définition

d’impression, celle ci pouvant atteindre un demi milliards de

pixels/Couche. Phidias Technologies a été achetée en Mai 2013 par

le Groupe Gorgé qui vient de fonder Prodways.

• Mcor Technologies http://www.mcortechnologies.com/

Ce fabricant à crée la 1ère imprimante 3D capable de créer des objets

en 3D à partir de papier. La Mcor Iris (Cout 47 600$).

• EOS : Fondée en 1989 par le Dr Hans langer ,la société est spécialisée

dans la production d’imprimantes (DMLS) Frittage laser Direct de Métal

capables de travailler des métaux tels que le Nickel, l’acier inoxidable et

lele chrome Cobalt.

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Plateforme Communautaire de partage de fichiers

Les Créative Commons s’imposent sur le marché du partage.

La Licence Créative Commons permet le partage de modèle 3D destinée à

l’impression. Les fichiers sont sous licence Créative Commons en

téléchargement libre de partage à défaut d’utilisation commerciale.

http://creativecommons.org

Ce mode de partage dope la création des sites de partage sous licence CC

tels que Thingiverse. Ils proposent davantage de fichiers que des market-

place tel que Cubify.

Thingiverse http://www.thingiverse.com/

Thingiverse est un site de partage de fichiers lancé en 2008 par le fabricant

d’imprimante MakerBot. Le concept est basé sur l’open-source. Le nombre de

fichiers en téléchargement est passé de 25 000 en 2012 à plus de 100 000

(Juin 2013). Les fichiers sont sous licence Créative Commons en

téléchargement libre de partage à défaut d’utilisation commerciale.

http://creativecommons.org

GrabCad http://grabcad.com/

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Open Desk https://www.opendesk.cc/

Open Desk est un site de partage sous licence CC qui propose aux designers

de créer des meubles en kit et d’en publier les plans.

La nouveauté dans ce concept est d’intégrer une chaine de valeur à l’objet.

Il donne la possibilité à des ateliers de menuiserie et à des artisans de

proposer leurs services pour assembler et découper le mobilier.

Il faut dans ces conditions s’acquitter d’une licence commerciale qui permet de

rémunérer le créateur.

Le prix de la licence commerciale est défini en fonction du travail pris en

charge par l’internaute.

Ce mode de distribution annonce une nouvelle organisation adaptable à

d’autres secteurs :

• Innovation, marché de niches

• Développement par communautés

• Travail collaborative le consommateur sera également acteur de sa

production

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Concept Disruptif Briser les conventions pour repositionner le marché

• Joaillerie en ligne Gemmyo

La Startup crée en juin 2011 avec une mise de départ d’un million d’euros

Gemmyo propose la création de bijoux sur mesure grâce à l’impression 3D.

L’entreprise peut produire jusqu’à 150 bijoux par jour avec trois imprimantes

3D de type Projet 3510.

Aujourd’hui les machines ne pouvant imprimer des métaux précieux

directement, l’impression se restreint à des prototypes qui serviront à la micro

fusion du bijou.

La précision ainsi obtenue s’établit à 25 microns ce qui est supérieur à ce

qu’un travail manuel peut réaliser.

Avec un panier moyen de 500 euros et des tarifs inférieurs de 30 à 40% sur

ceux pratiqués par les joaillers, elle vise le million d’euros de CA en 2013.

Une nouvelle levée de fonds vient de lui permettre de réunir 3,1 millions

d’euros supplémentaires.

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Top Office est le premier réseau en France à intégrer dans ses boutiques

des imprimantes 3D Réplicator. Il suffit de se rendre avec son fichier CAO

pour réaliser l’impression directement en magasin. Pour l’instant uniquement

de petites pièces peuvent être produites (20x15x15cm) avec trois couleurs

disponibles et un prix qui varient entre 9 .90 et 29.90 euros TTC.

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Staples (JPG) propose également dans ses boutiques du Benelux un

service d’impression 3D (Staples Easy 3D). Le client envoi son fichier au

Staples Office Center et récupère son objet soit en boutique ou par expédition

à leur adresse. Ce service s’adresse aux architectes, concepteurs d’objets,

professionnels de la sante ou étudiants. La machine utilisée est une Mcor Iris

utilisant du papier produite par Mcor Technologies.

Protos Eyewear est une Start-up implanté à San Francisco très prometteuse

qui à l’heure ou j’écris ces lignes est en recherche de fonds en auto-

crowfunding https://crowdfunding.protoseyewear.com/3d-printed-eyewear-

tailored-to-fit-you .

Leur concept, vous imprimer des montures de lunettes adaptées à votre

visage.

Pour cela, ils ont écrit un algorithme capable de définir une forme de monture

avec seulement deux photos de votre visage.

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L’effet longue traine

L’impression 3D permet une : production à la demande. Il n’est alors plus

nécessaire de stocker

L’absence de besoin de moule d’injection, permet de réduire le temps de

fabrication et réduit le coùt de production et de mise sur le marché.

Cette technique de production est particulièrement adaptée au prototypage et

à la production de petites séries. La personnalisation et la modification des

objets sont facilitées car il suffit de modifier le fichier de CAO et non l’outil de

production.

L’ensemble des produits est stocké sous forme numérique et non

physiquement (effet de longue traine).

Ainsi, des entreprises de nouvelles technologies tel que Bowers & Wilkins

une société Britannique spécialisée dans la fabrication et la commercialisation

de systèmes de hauts parleurs va intégrer l’impression 3D à sa chaine de

production.

La demande de nouveauté des clients et la crise économique donnent aux

produits mis sur le marché un cycle de vie plus court.

L’impression 3D va permette de réaliser des pièces de rechange en évitant le

stockage et la réalisation de prototypes.

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La Chaine de Valeur dans l’industrie

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Les Fab-Labs (Fabrication Labotory)

Dans ce chapitre, nous aborderons les fab-labs, dont l’origine est défini en

2004 par Neil Gershenfeild physicien au sein du M.I.T.

L’idée première était d’expérimenter le passage de la conception numérique

jusqu’à la création de l’objet et du changement de ce que cela pouvait

impliquer sur la société.

Les fab-labs sont un réseau mondial de laboratoire locaux. On en compte

aujourd’hui environ 150 dans le monde .

Ouvert à tous public ,ils mettent en avant le coté romantique des acteurs avec

la capacité de passer de l’idée au projet.

Ils jouent également un rôle pédagogique s’appuyant sur l’apprentissage par

ses pairs en laissant à chacun la responsabilité du lieu.

Cartographie des Fab-Lab

https://maps.google.com/maps/ms?ie=UFT&msa=0&msid=100531702172447

774282.00044fdbd79d493ad9600

La France a lancé en juin 2013 dans le cadre des investissements d’avenir un

appel à projet pour la création de fablab. Celui-la a reçu 154 dossiers pour 14

retenus. Le principal critère de sélection portait sur les actions prévues en

direction des entreprises .

On peut penser que des fab labs permettront l’accès à des services

mutualisés de R&D pour les PME environnantes.

Cela aura pour conséquence d’abaisser les barrières de l’innovation en amont

de la production.

L’objectif sera d’innover autrement en allant chercher les idées partout où elles

se trouvent dans l’entreprise, préparant ainsi une rupture technologique qui

n’a pas évolué depuis les années trente.

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Les exemples de Fab-Labs dans l’industrie

• Industrie Automobiles Ford, Renault, Peugeot qui réalisent des prototypes

.de véhicule à l’échelle 1.

• Aéronautique : Boeing a réussi à faire baisser les coûts de 50 à 25 % en

imprimant 300 pièces d’avions.

• Dassault qui réalise le prototypage du drone de combat Le Neuron.

• Le fabricant de jouet Moby.

Fab Lab d’entreprise pour innover autrement

http://www.lapaillasse.org/ Rencontre tous les jeudi soir 20h (Bio Hacking)

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Source http://www.gotronic.fr/ins-carte-des-fablabs-50.htm

charte d’organisation http://fablab.fr/projects/project/charte-des-fab-labs/

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Le Marché de l’impression 3D Le 12 Février 2013, lors de son discours sur l’État de l’Union, Barack Obama a donné ses lettres de noblesse à l’impression 3D.

Le Président des États-Unis a abordé ce sujet qu’il présente comme la prochaine révolution industrielle. Ce fut l’occasion d’annoncer l’ouverture de trois prochains centres de fabrication et l’investissement par le gouvernement américain de 30 Millions de $. Derrière ce discours politique, se traduit l’espoir de relocaliser une production chinoise vers le sol américain. Les Anglo-Saxons perçoivent également un salut pour leurs emplois à travers l’impression 3D, ils viennent d’investir 17,5 Millions d’Euros dans le secteur.

Discours de Barack Obama : L’année dernière, nous avons créé notre premier institut pour l’innovation de la fabrication à Youngstown dans l’Ohio. Aujourd’hui ces entrepôts délabrés sont devenus des laboratoires de pointe où les employés maîtrisent l’impression 3D qui a le potentiel de révolutionner la manière dont nous fabriquons pratiquement tout. Il n’y a aucune raison que cela ne se passe pas aussi dans d’autres villages. C’est pourquoi ce soir, j’annonce le lancement de trois centres de fabrication supplémentaires, où les entreprises collaboreront avec les Départements de la Défense et de l’Energie pour transformer les régions sinistrées par la mondialisation en des centres internationaux de hautes technologies. Et je demande au Congrès d’aider à la création d’un réseau de quinze de ces centres et de s’assurer que la prochaine révolution en matière de production est menée en Amérique. Si nous voulons fabriquer les meilleurs produits, nous devons également investir dans les meilleures idées.”

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Les entreprises Américaines leader sur ce marché ont commencé à investir dès

1988. Elles détiennent plus du tiers du parc des machines pro installées dans le

monde. On trouve ensuite le Japon et l’Allemagne, la France figurant à la 7ème

place du classement .

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Selon le rapport Wohlers, le chiffre d’affaire mondial du marché 3D Printing

s’élève aujourd’hui à 2,2 milliards de $ et devrait connaître une croissance de

30%/an.

30 000 imprimantes 3D ont été vendues en 2011 soit deux fois plus qu’en

2010.

Projections du chiffres d’affaires pour le marché mondial de l’impression 3D

(Vente de Produits et Services associés . (Source Rapport Wohlers 2012)

Années Chiffres en milliards de $

2015 3,7

2016 3,1

2017 6

2019 6,5

2020 5,2

2021 ??

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Le marché des matériaux est également un enjeu économique très important

pour les constructeurs .

Ce marché à lui seul devrait représenter 600 Millions de $ d’ici l’année 2025.

Deux constructeurs Stratasys et 3D Systems représentant à eux deux 70%

du marché de l’imprimante 3D. Ils ont bien compris cet enjeu en adoptant une

stratégie héritée des fabricants d’imprimantes papier ou sur un autre secteur

celui de Nespresso et de ses capsules.

Ainsi un utilisateur utilisant leurs imprimantes sera dans l’obligation de ce

fournir en consommables de la marque. Cette pratique peut être perçue par

les consommateurs comme anticoncurrentielles.

C’est une politique des marques s ‘assurant le monopole des

approvisionnement en verrouillant leurs cartouches via une clé RFID.

Elle ne laisse aucune place à l’entrée pour un 3ème fournisseur de matériaux .

On peut toutefois prédire qu’à moyen terme on observera une baisse des prix

des consommables car l’imprimante 3D va se démocratiser.

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Répartition Actuelle du marché des matières Source IDTech

Croissance du Marché dans un scénario Business as Usual

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Les réseaux de distribution

Le début de l’année 2013 a vu l’ouverture du plus grand magasin consacré à

l’impression 3D situé 79 Clekenwell Road dans le centre de Londres. On y

trouve des imprimantes 3D, scanners et l’ensemble des consommables

nécessaires à leurs exploitations. Le site propose également des formations à

l’impression 3D.

Imark.com http://www.imakr.com/

Amazon s’intéresse également de près à l’impression 3D. Il propose sur sa

plateforme aux USA une gamme d’imprimantes et de consommables.

Il avait par ailleurs investi 10 Millions de $ dans MakerBot en 2011, qui a été

racheté par Stratasys en 2013. Les imprimantes Makerbot sont également

distribuées dans les magasins Microsoft depuis le mois d’aout 2013.

La véritable bataille se fera sur les ventes de consommables.

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Le juridique :Protection de la propriété industrielle La loi telle qu’elle existe aujourd’hui peut répondre aux problèmes de copie

que va engendrer l’impression.

En propriété intellectuelle, il faut dissocier la forme et la technique.

L’objet copié reproduit-il uniquement la forme ou reprend-il les propriétés

techniques ?

Un brevet comporte 2 univers :

Le domaine Privé :

Dans le cadre d’une recherche non commercial, l’objet peut être copié, il n’y

aura pas de contrefaçon s’il n’y a pas de profit. A l’image de la 1ère copie privé

d’un logiciel.

Le domaine commercial :

On parlera de contrefaçon des qu’il y a revente de l’objet ce qui sera

considéré comme une atteinte au droit commercial.

Si l’objet est donné, on parlera également de contrefaçon pour atteinte à la

concurrence.

Il faut noter que les droits d’auteur se prolonge 70 ans après le décès de

l’auteur.

Ce qu’il faut retenir :

Dans le cadre d’une production privé et uniquement pour son propre compte,

il n’est pas envisagé de poursuite. Dans le cas d’une exploitation commerciale

le risque de procès est fort probable.

La loi actuelle peut répondre aux problèmes que va amener le 3D Printing.

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La licence Créative Commons (CC)

Organisée sous la forme d’une association à but non lucratif, elle permet aux

internautes de partager leurs créations sur des sites comme Thingiverse. Inspirée

des logiciels libres ou de l’open source, elle propose des contrats types qui

permettent le partage et l’utilisation du fichier en dehors d’une exploitation

commerciale.

http://creativecommons.fr/

Fab Secure L’entreprise Britannique Fabulonia propose via son site http://www.fabulonia.com/

un service de sécurisation des droits d’auteur. Basé sur un système de streaming de

fichier 3D, il est nécessaire de pluguer le Streamer FabSecure sur son imprimante

3D et sur le réseau. Il suffit ensuite de s’inscrire sur le site et d’uploader ses fichiers.

Ils seront encryptés et prêts à être partagés à distance par les personnes de son

choix.

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L’impression 3D va t’elle bouleverser le secteur médical?

Les premières applications concrètes concernent la fabrication de dispositifs

médicaux sur mesure: guides chirurgicaux pour les dentistes, prothèses sur

mesure. Oxford Performance Materials (OPM) a ainsi remodelé le crane d’un

patient pour lui remplacer à 75%.

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En 2013 Eric Moger’s patient atteint d’un cancer qui l’avait défiguré à retrouvé

un visage grâce à une prothèse réalisée via une imprimante 3D.

La compagnie Conformis http://www.conformis.com/ a révolutionné la chirurgie

du genou en réalisant une prothèse totalement imprimé en 3D suivant la

technologie breveté iFitConforMIS.

Mais la plus grande révolution réside dans l’impression du vivant. Il est

aujourd’hui possible d’imprimer des cellules souches humaines avec une

résolution micrométrique permettant de contrôler le processus d’auto

assemblage cellulaire.

Le pionnier est le Dr Anthony Atala qui a implanté une vessie conçue par le

bio printing à un jeune patient Luke M. Ses recherches portent aujourd’hui sur

l’impression d’organes solides à partir de cellules souches. Il est déjà capable

de reproduire la structure d’un rein, d’un foie et a également réalisé une valve

cardiaque .

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En France, Fabien Guillemot chargé de recherches à L’Inserm de Bordeaux

est un pionnier dans ce domaine avec le système Laser-Assisted BioPrinting

crée en 2005. Il travaille sur la réparation du tissus osseux et se prépare à

lancer sa Start-Up « La Fabric » au sein de l’incubateur d’entreprise de la

région Aquitaine.

Aux Etats-Unis, la compagnie Organovo crée en 2007 a réussi à reproduire

des petites répliques de foie humain. C’est l’alliance d’Organovo avec

Invetech et la commercialisation de l’imprimante 3D BioPrinter qui va donner

une autre dimension au 3D Printing. Cette compagnie prédit que d’ici 5 ans, il

sera possible d’imprimer des vaisseaux sanguins qui pourront être utilisés

comme greffe en chirurgie de pontage.

L’ensemble de ces avancées est un espoir important pour les transplantations

d’organes dont les donneurs manquent aujourd’hui.

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Le Bio Printing : Comment ca marche ?

Basée sur le principe d’une imprimante de type jet d’encre, la bio imprimante

3D utilise deux cartouches (similaires aux cartouches d’encre d’imprimantes à

jet d’encre) et 2 têtes d’impression. Une pour le type de cellules du tissu à

concevoir et une pour un hydrogel qui va servir de structure et de support aux

cellules. L’imprimante est munie d’un système de calibration contrôlé par laser

qui permet de positionner les tubes de capillarité à l’endroit établi avec une

précision de quelques microns.

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Enjeux pour le Secteur Dentaire

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Le secteur Dentaire L’année 2013 aura été un environnement moins porteur que les autres

années pour les praticiens Français. Malgré un contexte structurel favorable

aux dépenses de santé (vieillissement de la population, campagne de

prévention), la baisse du pouvoir d’achat et le taux de chômage obligent la

population à faire des choix et à renoncer à des dépenses de sante.

Les soins dentaires sont avec l’optique, les moins bien remboursées par la

sécurité sociale (à hauteur de 35%). La prise en charge par les organismes

publics a baissé de 2,5% en 10 ans.

Dans ces conditions 19% des français ont renoncé à se faire soigner

(Baromètre Europ Assistance 2012).

Les praticiens ont bénéficiés en 2013 d’une revalorisation de 2% sur les

prothèses et les actes d’orthodontie. D’autres solutions permettent également

de facturer des dépassements d’honoraires et tarifs libres comme

l’implantologie. On compte également de plus en plus de cabinets de groupe

réunis sous forme de S.E.L.

Le statut de chirurgien dentiste On compte en France 39 805 chirurgiens dentistes répartis pour 89,9 % en

dentistes libéraux et pour 10,1% en dentistes salariés. La profession est

régulée par un Numerus clausus de 1154 places pour l’année 2011/12

(Source DREES données au 1er Janvier 2012).

L’environnement Le vieillissement de la population va constituer un moteur pour les soins

dentaires et les actes d’implantologie. Le nombre de personnes de 60 ans et

plus a progressé de 2,24 millions en 10 ans pour représenter 22 ,9% de la

population. Cette tendance est amenée à progresser dans les décennies à

venir pour atteindre 29,4% en 2030 et 32,1% en 2060. (source INSSE)

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L’imprimante 3D et l’ère de la dentisterie numérique

De tous les marchés médicaux, le dentaire est aujourd’hui le plus mature pour

intégrer l’impression 3D dans sa chaine de valeur.

On trouve déjà des applications directes en implantologie avec la possibilité

de reproduire en 3 dimensions la mâchoire d’un patient. La modélisation en

3D en est une copie conforme permettant au praticien de réaliser une pré

opération et de tester les stratégies opératoires et angles de forages sur des

cas difficiles.

En orthodontie, la réalisation de gouttière réalisé à partir d’une imprimante 3D

est déjà proposée sur le marché.

Au Canada la société 3DRPD s’est spécialisée dans la production de stellites

en chrome cobalt réalisés par imprimante à frittage laser . Une activité

débutée en novembre 2013, le marché Français sera intégré des 2014 en

association avec le laboratoire Bongert. La prévision de chiffre d’affaire est

estimée à 20M$ d’ici 5 ans (Canada,Etats-Unis,France).

La prise d’empreinte : le début de la chaine Traditionnellement l’empreinte est prise à base d’alginate pour ensuite réaliser

un moulage en plâtre de la bouche du patient, bien que précise elle aura

tendance à subir une légère rétractation.

La prise d’empreinte optique Commencé en 1973 avec comme principe l’holographie, cette première

lecture 3D par un laser demandait des temps d’exposition trop important dans

la bouche du patient. De 1980 à 1983 Le Dr François Duret inspiré par une

technique interférométrique connue depuis 1896 sous le nom de MOIRE

travaillera en collaboration avec la société Thomson sur un projet nommé

PHOTODON. Le principe s’appuie sur trois prises de vues micro moirés

associées à un système MICROM et exploité par une caméra CDD.

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Les grands acteurs du secteur dentaire ont compris que la révolution

numérique devra commencer dès la prise d’empreinte. Cette solution offrant

une précision permettant d’obtenir une intégration parfaite du système

prothétique sur le plan biomécanique.

Des industriels comme Sirona, Lava, 3Shape proposent des systèmes de

scanner intra buccal. Mais aujourd’hui devant le cout élevé peu de praticiens

en sont équipés .

D’autres compagnies ont fait le choix d’un mixte en proposant un scanner aux

prothésistes permettant de numériser l’empreinte en plâtre.

Pour l’instant la CAO dentaire se limite dans beaucoup de laboratoires à cette

numérisation.

Source :Guide CFAO Dentaire :cnifpd.fr

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Les débuts de la CFAO Le Docteur François Duret est considéré comme le père de la CFAO.

Sa thèse soutenue en 1974 sur l’empreinte optique sera le point de départ

d’une nouvelle ère en dentisterie. Il fondera les bases du système CEREC

(CERamique REConstruction) 1er système de reconstruction à partir d’un bloc

de céramique par usinage développé par le Prof W .Morman en 1980.

Le marché de la prothèse

Aux Etats Unis, 5000 des 13000 laboratoires dentaires ont fermé au cours des

dernières années, victimes en partie du Dumping asiatique. En France c’est

700 laboratoires qui ont disparus en 10 ans. L’impression 3D peut-être une

solution de relocalisation du marché par les prothésistes s’ils sont capables de

s’organiser et de s’adapter à cette nouvelle technologie. Dans le cas contraire

d’autres acteurs accapareront le marché pour disrupter leurs professions dans

les prochaines années.

Il existe pourtant depuis le début des années 2000 des solutions de CAO

fiables. Mais c’est depuis 2006 et l’arrivée de nouveaux logiciels de

conception capable d’exporter au format STL qu’il est vraiment possible

d’automatiser la conception et la fabrication.

Le laboratoire de demain devra offrir un service 100% numérique pour

se transformer et devenir un grand centre de production numérique.

Les prothésistes dentaires français s’organisent depuis 4 ans en coopérative

via le Centre National d'Innovation et de Formation des Prothésistes

Dentaires.

Aujourd’hui 4 coopératives ont vu le jour, à Besançon centre d’usinage

dentaire Marseille, en Alsace, en région PACA et en Languedoc.

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Les industriels développent également leurs centres d’usinages.

Dental Systems propose sa solution tout numérique 3D Shape .

Destiné aux prothésistes dentaires mais également directement aux praticiens

avec la commercialisation de scanner et un service de suivi de la chaine

numérique.

Les leaders de l’impression 3D s’intéressent de près au secteur dentaire.

3D Systems avec une application d’imagerie 3D de bibliothèque numérique

basée sur le partage (Bespoke Modeling) qu’il a couplé à son imprimante Z

Corp (acquisition en 2012) et Startasys avec sa gamme d’imprimante Objet

Orthodesk.

Prodways le leader français de l’impression 3D développe une gamme de

machines issue de leur technologie MovingLight offrant une qualité de

précision et de rapidité particulièrement bien adaptées au marché dentaire.

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Une market-place pour assurer la continuité de la chaine

numérique entre le praticien et un centre de production 3D Printing.

Demain les prothèses seront traitées de la prise d’empreinte à la fabrication

par voie numérique .

La chaine de valeur en sera totalement explosée. Les laboratoires doivent

déjà se préparer à cette mutation sous peine de disparaitre.

Une autre nécessité est d’équiper les chirurgiens dentistes en scanner intra

buccal pour un passage au tout numérique. La communication et la gestion

des commandes s’établiront par une market-place qui redirigera la production

vers des laboratoires 3D Printing.

Dès la prise d’empreinte, le praticien recevra ses modèles 3D et une

discussion pourra s’établir avec le centre de production.

Le process tout numérique est une réalité proche, le 3D Printing lié à la CFAO

permet déjà la fabrication de modèles, guides chirurgicaux, la fabrication de

couronnes grâce au tout zircone et la création d’implants sur mesure.

Les avantages du procès tout numérique sont :

● une stabilité dans la production

● une réduction des délais d’exécution

● un renforcement de l’activité

● une relation client consolidée et immédiate.

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Protocole pour la pose d’implants et explosion de la chaine de valeur

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Conclusion

L’impression 3D est un secteur en pleine expansion. Il sera impactant dans de

nombreux pans du commerce et de l’industrie.

Nous sommes à la Préhistoire des applications et à l’aube de la troisième

révolution industrielle.

Les gouvernements actuels ont pris conscience de l’intérêt de cette nouvelle

technologie et son prêt à accompagner les startup innovantes sous forme de

subventions et de concours à l’innovation.

Ce secteur sera générateur d’emplois dans les prochaines années au niveau

conception mais également commerciales et marketing.

A la base, je ne suis pas concepteur d’imprimante 3D mais mon intérêt,

l’analyse des études de marché ainsi que mes travaux de recherches pour

cette thèse m’ont permit d’acquérir une expertise technique. Je suis certain

que le travail accompli pour cette thèse associé à mes compétences

entrepreneurial me permettront d’être une partie prenante dans l’explosion de

cette nouvelle technologie.

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Bibliographie

● Makers Chris Anderson

● Fab Lab : L'avant-garde de la nouvelle révolution industrielle Fabien

Eychenne

● Fab-Lab Tour D’horizon Fabien Eychenne

● La troisième revolution industrielle Jeremy Rifkinn

● Etude fondamentale de la transformation du polyamide 12 par frittage

laser Stéphane Dupin (These 2012 Ecole doctorale de Lyon)

● Guide de la CFAO Dentaire