Comment l'impression 3D favorise une fabrication durable et écologique

À l'ère d'une fabrication plus respectueuse de l'environnement, de nombreuses inquiétudes surgissent quant à savoir si les nouvelles technologies nous font reculer. Les critiques adressées à l'impression 3D ciblent souvent son usage abondant de plastiques et sa consommation d'énergie, et ces arguments sont parfois valides. Cependant, les acteurs de l'industrie s'efforcent de trouver des solutions valables pour apaiser ces griefs. De nombreux designers se tournent vers de nouvelles technologies, matériaux et modifications de la chaîne d'approvisionnement pour rendre l'impression 3D plus durable et écologique. Voici quelques-unes des principales pistes :

Recyclage des filaments

Le recyclage des filaments n'est pas seulement meilleur pour l'environnement, c'est aussi une bonne pratique à avoir dans son propre atelier ou entreprise. Que ce soit des impressions ratées, des travaux gâchés ou simplement de l'encombrement dans votre espace de travail, recycler d'anciennes impressions ou objets peut s'avérer utile. Certaines entreprises comblent déjà ce créneau du marché avec des kits de recyclage de filaments, tandis que d'autres montent en gamme en nettoyant des plastiques industriels à plus grande échelle.

Du côté le plus ambitieux, des entreprises comme Clean Currents proposent des imprimantes 3D spécialisées totalement compatibles avec le plastique océanique, permettant aux utilisateurs d'aider à nettoyer l'environnement pendant qu'ils impriment. D'autres comme Trimatis LLC transforment les déchets plastiques en filaments. Cette perspective est si prometteuse que même l'armée américaine envisage d'imprimer en 3D avec du plastique recyclé provenant de pièces obsolètes, afin d'économiser sur les coûts de transport et d'être plus efficace.

De même, des entreprises comme 3devo fournissent des broyeurs de filaments et la technologie de fabrication de bobines pour que les utilisateurs puissent réutiliser leurs vieux plastiques au lieu de les jeter. Les utilisateurs qui transforment leurs vieux plastiques en granulés ont un travail encore plus facile.

Cependant, il n'y a pas que les filaments et granulés recyclables sur le front des matériaux.

Matériaux durables et construction

Si le PLA (l'un des matériaux les plus couramment utilisés en impression 3D) est biodégradable, tous les autres thermoplastiques de fabrication additive ne le sont pas. Mais pourquoi devrions-nous avoir des filaments en plastiques non biodégradables ? Il existe de nombreuses autres options que les chercheurs ont développées, qui évitent entièrement ces options écologiquement défavorables tout en offrant des caractéristiques matérielles inédites.

De nouvelles technologies permettent d'utiliser une gamme de matériaux pour l'impression 3D à des fins uniques. L'un de ces matériaux prend la forme du filament de cellulose antibactérien imprimé en 3D du MIT. Il pourrait devenir un atout majeur pour les applications médicales, facilitant la création de matériaux approuvés par la FDA qui peuvent être jetés sans trop de souci d'élimination durable des déchets. Il est également assez résistant sur le plan mécanique et peu coûteux à produire.

Une autre technologie potentielle à noter est celle des filaments bioplastiques à base de chanvre que des entreprises développent. 3D4MAKERS est l'une des entreprises qui produit un tel filament, offrant une assez bonne adhérence entre les couches.

Même en dehors des filaments, il existe un certain nombre de matériaux prometteurs dans le monde de la construction imprimée en 3D qui pourraient offrir des options très attractives pour d'éventuels projets d'architecture. Divers projets recherchent des moyens durables de produire du béton, un produit dont la production entraîne une grande partie des émissions de gaz à effet de serre (le secteur du ciment est le troisième plus grand consommateur d'énergie industriel et le deuxième plus grand émetteur industriel de CO2 au monde). C'est pourquoi des entreprises comme FICEP S3 ont créé des systèmes qui réutilisent les déchets de l'impression 3D et du post-traitement de pièces dans des processus comme le MJF et le SLS, créant un nouveau béton hybride. Le projet BCN cherche ainsi à transformer les déchets en une forme de béton mélangé plus durable, offrant potentiellement moins de problèmes associés aux matériaux de fabrication traditionnels.

De même, des composés organiques sont également utilisés pour l'impression 3D de maisons. Ces composés ne sont pas seulement une curiosité écologique, certains offrent des solutions permettant l'impression rapide de structures. L'Université des sciences de la vie d'Estonie et l'Université de Tartu expérimentent la tourbe, un matériau naturel issu de la décomposition de la végétation qui se forme dans les tourbières et autres environnements humides. En tant que l'un des puits de carbone les plus efficaces de la planète, elle peut stocker des composés carbonés, ce qui la rend particulièrement utile dans cette démarche. Elle a été utilisée comme source de carburant importante dans certaines parties du monde depuis plus d'un siècle et les scientifiques ont trouvé un moyen de la transformer en une source organique de logement qui aide réellement les efforts environnementaux au lieu de les entraver. Un tel processus utilise également les déchets, aidant au recyclage.

D'autres chercheurs travaillent sur l'impression 3D de sol, comme le projet de transformation du régolithe lunaire. Ces expériences nous rapprochent de l'utilisation de matériaux alternatifs plus abondants tout en recyclant d'anciens éléments pour créer de nouvelles constructions.

Systèmes d'impression 3D à énergie solaire

Les imprimantes 3D vont consommer beaucoup d'énergie à mesure qu'elles deviennent plus courantes dans les industries au sens large. Cependant, cela ne signifie pas que l'énergie doit provenir de sources traditionnelles. L'énergie solaire est encore en plein développement mais représente le Saint Graal de l'énergie alternative, et de nombreuses entreprises l'exploitent en développant des panneaux solaires avec des imprimantes 3D et en utilisant directement l'énergie solaire pour les dispositifs de fabrication additive.

Les panneaux solaires imprimés en 3D offrent des avantages distincts. Ils peuvent être plus légers, moins chers et, dans certains cas, leur impression génère beaucoup moins de déchets. Des méthodes comme le MJF sont utilisées pour l'impression 3D de systèmes solaires depuis un certain temps. Nano Dimension a été particulièrement notable à cet égard, s'associant à des start-ups en Israël pour produire de telles solutions d'énergie durable. Certaines entreprises développent même des panneaux flexibles, une perspective impossible avec la fabrication traditionnelle.

L'impression 3D aide également à augmenter l'efficacité des panneaux solaires. T3DP, par exemple, est un projet de recherche en impression 3D qui a débuté en 2013 sous la direction de Daniel Clark. Son but est d'utiliser une impression 3D volumétrique brevetée pour doubler l'efficacité de conversion des panneaux solaires actuels. Essentiellement, T3DP tente de créer un panneau solaire imprimé en 3D abordable et viable. Leur travail s'appuie sur des recherches antérieures étudiant le composé chimique pérovskite pour les cellules solaires, qui peuvent fournir des matériaux bien plus résistants et stables pour construire des cellules solaires.

D'un autre côté, certaines entreprises développent des imprimantes 3D fonctionnant à l'énergie solaire. De tels concepts sont disponibles en technologies open-source depuis longtemps. Même en dehors de leurs avantages environnementaux, de telles imprimantes sont une perspective utile en ce qu'elles permettent l'impression dans des zones reculées. C'était la motivation derrière le travail de re:3D avec la Gigabot, un dispositif d'impression 3D hors réseau qui pourrait potentiellement apporter la fabrication additive dans des zones sans électricité en exploitant la puissance du soleil.