5 applications présentant l'innovation de l'impression 3D

La fabrication additive (FA) est l'une des technologies clés capables d'accélérer l'innovation pour les fabricants. Les industries qui adoptent la FA sont en pleine transformation, ce qui apporte de nouvelles opportunités dans la conception et la fabrication de produits.

Dans l'article d'aujourd'hui, nous examinerons certains des développements récents de l'impression 3D qui pourraient créer de nouvelles tendances dans tous les secteurs.

1. Un œil bionique imprimé en 3D 

L'œil humain est une pièce d'ingénierie fascinante, mais sa recréation s'est avérée difficile, en raison de multiples barrières technologiques. Aujourd'hui, avec la convergence de l'impression 3D, de l'électronique et de la biologie, l'équipe de recherche de l'Université du Minnesota a trouvé un moyen de surmonter les obstacles et a créé un prototype d'œil artificiel.

Cette étape marque une étape importante vers la création d'un œil bionique, qui pourrait aider les personnes aveugles ou voyantes à mieux voir.

Le prototype d'œil bionique est constitué d'un dôme de verre hémisphérique sur lequel des particules d'argent ont été imprimées. Ensuite, ils ont utilisé des matériaux polymères semi-conducteurs pour imprimer des photodiodes, qui convertissent la lumière en signaux électriques qui peuvent être traités et transformés en images réelles.

Lors des tests, l'œil artificiel a fonctionné avec une efficacité de 25 % dans la conversion de la lumière. signaux en signaux électriques. Les chercheurs disent que c'est le plus proche que nous ayons jamais été pour développer quelque chose de similaire à un œil réel. Une imprimante 3D multi-matériaux, développée par l'équipe, a été la clé pour réaliser cet exploit majeur.

Actuellement, les chercheurs travaillent sur le prochain prototype, qui disposera de plus de récepteurs lumineux encore plus performants. Ils recherchent également un moyen d'imprimer sur un matériau hémisphérique souple pouvant être implanté dans un vrai œil.

Bien que cela puisse ressembler à de la science-fiction, les yeux bioniques imprimés en 3D pourraient bientôt devenir une réalité, marquant une nouvelle ère dans la médecine régénérative.

2. Impression 3D de bateaux entiers et d'abris militaires 

L'impression 3D a récemment été appliquée pour produire un bateau de 7,62 m, pesant plus de 2 tonnes. Le bateau, nommé 3Dirigo, serait le plus grand objet jamais imprimé en 3D. L'exploit a été réalisé par l'UMaine Advanced Structures and Composites Center de l'Université du Maine.

L'impression 3D à grande échelle est en train de devenir une nouvelle tendance, car de plus en plus d'entreprises recherchent des moyens d'imprimer en 3D, non seulement de petites pièces et des prototypes, mais aussi de grandes structures, de manière plus économique.

Le navire imprimé en 3D est un indicateur passionnant de cette tendance qui gagne du terrain. Le bateau a été créé en une seule pièce lors d'une impression non-stop pendant 72 heures. En utilisant des méthodes de fabrication traditionnelles, la fabrication du bateau pouvait prendre plusieurs semaines voire plusieurs mois.

L'imprimante 3D par extrusion, qui a créé le bateau, a été conçue pour fonctionner avec des matériaux biosourcés, spécifiquement un mélange de plastique et de cellulose de bois. Les nouveaux composites biodérivés durables seraient recyclables et économiques.

Combiner ces matériaux avec l'impression 3D à grande échelle n'est pas un hasard. L'impression 3D est également connue pour être une option de fabrication durable, en raison de la réduction des déchets de matériaux et d'une production plus rapide plus près du point de besoin.

En plus du bateau imprimé en 3D, les chercheurs ont également présenté un abri de communication de l'armée américaine de 3,65 m de long imprimé en 3D. Ce projet était une démonstration d'une collaboration entre l'UMaine et le centre des soldats du commandement de développement des capacités de combat de l'armée américaine (CCDC) pour développer de nouveaux abris rapidement déployables pour les soldats.

En fin de compte, ces développements offrent un aperçu de la façon dont l'impression 3D à grande échelle pourrait accélérer l'innovation et le développement de prototypes dans les secteurs maritime et militaire. Au-delà de ces industries, l'impression 3D à grande échelle a déjà prouvé son utilité pour les applications aérospatiales, de construction et de fonderie.

3. Repenser la fabrication de fusées 

L'aérospatiale, en particulier, pourrait bientôt être transformée par l'impression 3D à grande échelle, car la startup californienne Relativity Space envisage de créer une fusée, dont environ 95% des composants seront imprimés en 3D.

Pour faire de sa vision une réalité, la société a développé Stargate, l'une des plus grandes imprimantes 3D métalliques de soudage à l'arc au monde, alimentée par l'apprentissage automatique et la robotique. La technologie derrière l'imprimante 3D Stargate fonctionne en faisant fondre du fil métallique lorsqu'il est extrudé d'une buse sur une plate-forme de construction.

Avec la possibilité de créer des composants aussi grands que 2,7 m (9 pi) de diamètre et environ 4,5 m (15 pi) de haut, Stargate imprimera tous les réservoirs de carburant et autres composants de grande fusée. Pour les pièces plus petites, l'entreprise utilise la technologie de fusion sélective par laser (SLM).

En appliquant l'impression 3D pour fabriquer pratiquement une fusée entière, Relativity Space espère réduire considérablement le poids de la fusée, ce qui peut potentiellement réduire le coût de lancement, tout en augmentant la charge utile. De plus, l'impression 3D pourrait permettre à l'entreprise de produire une fusée prête à voler en seulement deux mois, un délai impressionnant pour la fabrication de fusées.

Relativity Space vise à devenir le premier à lancer une fusée entièrement imprimée en 3D en orbite d'ici le début de 2021. Bien que ces plans aient pu sembler farfelus au départ, la société progresse régulièrement vers son objectif. .

Par exemple, le produit principal de l'entreprise, la fusée Terran 1, a subi quelques améliorations récentes, notamment un carénage de charge utile de 3 m, avec deux fois plus de volume. Une autre réalisation notable comprend un financement de série C de 140 millions de dollars récemment clôturé, rapprochant l'entreprise de sa vision.

En imprimant en 3D des fusées entières, la livraison des fusées pourrait être considérablement accélérée, augmentant la fréquence des lancements. Cette vision est vraiment ambitieuse, et si elle s'avère fructueuse, ce sera un pas vers la réimagination de la façon dont les fusées sont développées et fabriquées.

4. L'impression 3D et l'avenir de la mobilité autonome

Airbus s'est associé à LM Industries pour former une start-up appelée Neorizon, afin de fournir des produits innovants axés sur la mobilité autonome. Pour y parvenir, les entreprises réunissent leurs expertises en fabrication numérique et en impression 3D polymère et métal.

LM Industries a été fondée l'année dernière (2018) par Local Motors, la société à l'origine de certains des véhicules imprimés en 3D les plus discutés de l'industrie. En 2016, Local Motors a imprimé en 3D Olli, une navette autonome, construite avec 90 % de pièces en moins qu'un véhicule traditionnel et avec 100 % de pièces recyclables. L'entreprise utilise l'impression 3D pour fabriquer et assembler des véhicules dans des micro-usines locales, obtenant ainsi une production plus flexible et agile.

Selon LM Industries, « l'infrastructure de transport actuelle et la fabrication de masse existante sont trop rigides et nécessitent beaucoup de capitaux pour répondre aux tendances technologiques en évolution et aux demandes changeantes des consommateurs ».

Pour offrir plus de flexibilité dans le développement et la production de produits, Neorizon établira une micro-usine locale, ce qui lui permettra de concevoir et de fabriquer des produits beaucoup plus rapidement et avec une plus grande flexibilité.

Bien qu'on ne sache actuellement pas exactement quels produits la start-up développera, l'accent sera probablement mis sur l'aviation. Actuellement, il existe un intérêt croissant pour l'utilisation d'avions comme taxis volants ou véhicules de livraison, ce qui pourrait être un domaine que Neorizon pourrait explorer.

Quoi que Neorizon développe, un partenariat comme celui-ci est un autre indicateur d'une évolution croissante vers la fabrication numérique, où l'impression 3D joue l'un des rôles clés. En fin de compte, cela signifie que les deux entreprises sont confiantes dans le potentiel de la FA pour les aider à repenser l'avenir de la mobilité autonome.

5. Une nouvelle opportunité pour les bureaux de services d'impression 3D 

En septembre, Voodoo Manufacturing, un fournisseur de services d'impression 3D basé aux États-Unis, a lancé Voodoo Clear Aligners, un nouveau service de fabrication et de distribution dentaire.

La société utilise la technologie à base de résine Formlabs pour fabriquer 20 000 moules d'aligneurs. un mois. D'ici la fin de l'année, elle prévoit d'augmenter sa production à 80 000 moules par mois.

Bien que surprenant, le passage de Voodoo Manufacturing sur le marché des aligneurs transparents est bien ancré. Le marché des aligneurs transparents connaît une croissance énorme, et Voodoo veut revendiquer une part.

À bien des égards, cette croissance peut être attribuée à l'introduction de technologies numériques, comme l'impression 3D dentaire.

Essentiellement, les gouttières transparentes sont les appareils utilisés pour ajuster et redresser les dents. Ce sont des produits intrinsèquement individualisés, car la position et la forme des dents de chaque personne sont différentes. L'impression 3D est la seule technologie qui permet aux professionnels dentaires de personnaliser les aligneurs transparents de manière rentable grâce à la production de moules.

Ces moules sont ensuite utilisés dans un processus appelé thermoformage, par lequel un plastique spécialisé est chauffé jusqu'à ce qu'il devienne pliable, puis façonné dans la forme du moule.

On estime que la majorité des gouttières transparentes sont actuellement produites à l'aide de moules imprimés en 3D. Pour une application aussi volumineuse, la vitesse et l'automatisation deviennent les deux priorités clés, qui sont au centre des activités de Voodoo Manufacturing depuis sa création.

D'autres bureaux de services d'impression 3D pourraient en prendre note. Avec autant de matériaux et de technologies différents, il devient crucial pour les bureaux de service de se spécialiser dans certains domaines pour rester compétitifs.

Le saut de Voodoo Manufacturing sur le marché des aligneurs transparents indique un autre domaine dans lequel un bureau de service d'impression 3D peut établir son expertise. Alors que le marché des aligneurs transparents continue de croître, avec de plus en plus d'entreprises se joignant au jeu, d'autres fournisseurs de services pourraient suivre l'exemple de Voodoo Manufacturing pour combler le créneau de marché de plus en plus lucratif.

Le pouvoir avant-gardiste de l'impression 3D

Les industries qui adoptent l'impression 3D font de plus en plus confiance à la technologie. À mesure que la confiance grandit, les entreprises sont prêtes à expérimenter l'impression 3D pour trouver de nouvelles applications et opportunités commerciales. Cela contribue finalement à façonner les nouvelles tendances dans tous les secteurs, qu'il s'agisse du développement de produits médicaux de pointe ou de la production de fusées entièrement imprimées en 3D.

De toute évidence, l'impression 3D, en allant au-delà du prototypage, a un énorme potentiel pour stimuler l'innovation, donnant aux entreprises non seulement l'opportunité de se différencier de la concurrence, mais aussi de développer quelque chose qui pourrait devenir la prochaine grande chose .