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Veille technologique Sommaire : I. Introduction a) Fonctionnement d’une imprimante 3D b) Quel évolution dans le futur II. a) Avantages b) Inconvénient c) A qui est-elle abordable ? Conclusion. Liens de recherche : - http://www.boulanger.com/info/animation/bcbu/micro- multimedia/imprimante-3d/avantages-et-limites.htm - http://www.primante3d.com/principe/ - http://www.monunivers3d.com/achat/prix/ Introduction : La veille technologique ou veille scientifique et technique consiste à s'informer de façon systématique sur les techniques les plus récentes et surtout sur leur mise à disposition commerciale (ce qui constitue la différence entre le technique et le technologique). Cette activité met en œuvre des techniques d'acquisition, de stockage et d'analyse d'informations et leur distribution automatique aux différentes sections concernées de l'entreprise, à la manière d'une revue de presse. Ces informations peuvent concerner une matière première, un produit, un composant, un procédé, l'état de l'art et l'évolution de l'environnement scientifique, technique, industriel ou commercial de l'entreprise. Elle permet aux bureaux d'études d'être informés des baisses possibles de coût ou d'augmentation de qualité dans le cadre de l'analyse de la valeur. L'entité de production connaît mieux grâce à elle ses limites de production et sa concurrence future. Elle se pratique dans la légalité et le respect de déontologie

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Veille technologique

Sommaire :

I. Introduction

a) Fonctionnement d’une imprimante 3D b) Quel évolution dans le futur

II.

a) Avantages b) Inconvénient

c) A qui est-elle abordable ?

Conclusion. Liens de recherche :

- http://www.boulanger.com/info/animation/bcbu/micro-multimedia/imprimante-3d/avantages-et-limites.htm

- http://www.primante3d.com/principe/ - http://www.monunivers3d.com/achat/prix/

Introduction :

La veille technologique ou veille scientifique et technique consiste à s'informer de façon

systématique sur les techniques les plus récentes et surtout sur leur mise à disposition

commerciale (ce qui constitue la différence entre le technique et le technologique). Cette

activité met en œuvre des techniques d'acquisition, de stockage et d'analyse

d'informations et leur distribution automatique aux différentes sections concernées de

l'entreprise, à la manière d'une revue de presse. Ces informations peuvent concerner

une matière première, un produit, un composant, un procédé, l'état de l'art et l'évolution

de l'environnement scientifique, technique, industriel ou commercial de l'entreprise. Elle

permet aux bureaux d'études d'être informés des baisses possibles de coût ou

d'augmentation de qualité dans le cadre de l'analyse de la valeur. L'entité de production

connaît mieux grâce à elle ses limites de production et sa concurrence future. Elle se

pratique dans la légalité et le respect de déontologie

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L’impression 3D n’est pas une technologie qui fonctionne d’une seule et même

manière. Il existe en effet une multitude de procédés permettant d’imprimer un objet en 3D. Si

les techniques d’impression sont différentes sur la forme, le principe reste toujours le même. Il

consiste à superposer des couches de matières avec une imprimante 3D selon les cordonnées

transmises par un fichier 3D.

Le guide suivant révèle le fonctionnement de cette machine étape par étape, ainsi que les

logiciels et les matériaux qu’elle utilise selon le procédé employé.

A) Fonctionnement d’une imprimante 3D

L’impression 3D fonctionne donc selon plusieurs procédés, qui diffèrent selon le type

d’imprimante 3D utilisée. On peut classer ces procédés dans trois grands groupes : – Le dépôt de matière – La solidification par la lumière – L’agglomération par collage Ces trois procédés fonctionnent selon le même principe de base, c’est à dire superposer des couches de matières selon les coordonnées d’un fichier 3D. La différence se situe sur la manière dont sont déposées et traitées ses couches, ainsi que le type de matériau utilisé.

Pour la plupart des procédés employés l’utilisateur a besoin : – d’une imprimante 3D – de consommable (filament, poudre…) – d’un fichier 3D (au format STL ou OBJ) – d’un logiciel de slicing pour trancher le fichier et transmettre les indications à

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l’imprimante

– d’un ordinateur

La manière d’exporter les fichiers vers l’imprimante diffère selon les marques et les modèles :

câble USB, Wi-Fi ou carte SD. 1 . L’impression par dépôt de matière

FDM ou FFF

La majorité des imprimantes 3D personnelles fonctionnent selon ce principe. FDM est

l’acronyme anglais de Fused Deposition Modeling qui signifie « modelage par dépôt de

filament en fusion ». Ce procédé qui a été inventé en 1988 par la société Stratasys, est

une marque déposée. On parle aussi de FFF (Fused Filament Fabrication) voir même de

MPD (Molten Polymer Deposition) qui sont eux des termes libres de droits. Cette

technique consiste à déposer couche par couche un filament de matière thermoplastique

fondu à 200°C (en moyenne) qui en se surperposant donne forme à l’objet. La tête

d’impression se déplace selon les coordonnées X, Y et Z (longueur, largeur et hauteur)

transmises par un fichier 3D correspondant au modèle 3D de l’objet à imprimer.

Limitée pendant longtemps à des matériaux de type plastique tels que les classiques PLA

et l’ABS, l’impression 3D voit arriver de nouveaux filaments composites à base de métal

(cuivre, bronze…) et même de bois. Plus rarement certaines machines utilisent des cires

ou des polycarbonates. Aujourd’hui l’industrie agroalimentaire et la médecine

s’emparent peu à peu de cette technique pour imprimer des aliments et des cellules en

adaptant la tête d’extrusion.

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2 . La solidification par lumière

La stéréolithographie ou SLA

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La stéréolitographie est la première technique d’impression 3D à avoir été mise en

évidence. Si la paternité de ce procédé est souvent attribuée à l’américain Charles Hull

fondateur de 3D Systems, on doit en fait cette invention à trois français (Alain le

Méhauté, Olivier de Witte et Jean Claude André) dont leurs brevets bien que déposés 3

semaines plus tôt (16 juillet 1984), n’ont malheureusement pas été renouvelés. Appelée

aussi SLA (Stéréolithographie Apparatus) cette technique consiste à solidifier un

liquidephotosensible par le biais d’un rayon laser ultraviolet. Les imprimantes

fonctionnant par SLA ont quatre parties principales: un réservoir qui peut être rempli

avec un liquide photopolymère, une plate-forme perforée qui est descendue dans le

réservoir, un rayonnement ultraviolet (UV ) et d’un ordinateur commandant la plate-

forme et le laser. Tout comme la FDM, l’imprimante va dans un premier analyser le fichier CAO, puis en

fonction de la forme de l’objet va lui ajouter des fixations temporaires pour maintenir

certaines parties qui pourraient s’affaisser. Puis le laser va commencer par toucher et

durcir instantanément la première couche de l’objet à imprimer. Une fois que la couche

initiale de l’objet a durci, la plate-forme est abaissée, est ensuite exposée une nouvelle

couche de surface de polymère liquide. Le laser trace à nouveau une section transversale

de l’objet qui colle instantanément à la pièce durcie du dessous.

Ce processus se répète encore et encore jusqu’à ce que la totalité de l’objet ce soit formé

et soit entièrement immergé dans le réservoir. La plateforme va ensuite se relever pour

faire apparaitre l’objet fini en trois dimensions. Après qu’il ai été rincé avec un solvant

liquide pour le débarrasser de l’excès de résine, l’objet est cuit dans un four à ultraviolet

pour durcir la matière plastique supplémentaire. Les objets fabriqués selon la stéréolithographie ont généralement une bonne qualité de

finition et de détail (0,0005 mm) on obtient des surfaces bien lisses et régulières.

Qualitativement elle fait partie des meilleurs techniques d’impression 3D actuellement.

La durée nécessaire pour créer un objet avec cette technique dépend également de la

taille de la machine utilisée. La SLA a aussi l’avantage de pouvoir produire de grosses

pièces (de plusieurs mètres). Pour ces objets là il faudra plusieurs jours, quelques heures

pour les plus petites. Parmi ces inconvénients, un coût plus élevé que la FDM et un panel de matériaux et des

coloris plus limité du fait des polymères utilisés comme matière première. Les solvants

et les liquides polymères dégageant par ailleurs des vapeurs toxiques durant

l’impression, votre local devra être équipé d’une hotte aspirante pour l’aération.

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Le procédé Polyjet

Cette Technologie brevetée par la société israélo-américaine Objet Geometries Ltd,

fonctionne aussi sur le principe de photopolymérisation. De la même manière, l’objet

sera modélisé en 3D avec un logiciel spécialisé (AutoCAD par exemple) puis son fichier

envoyé à l’imprimante. Les têtes d’impressions vont alors déposer en goutte à goutte de

la matière photosensible sur un support de gel, selon les coordonnées transmises par le

fichier. Une fois la matière déposée, celle-ci va être exposée à un rayon ultraviolet qui va

alors la durcir instantanément. L’opération sera répétée jusqu’à obtention de l’objet

final, il ne restera alors plus qu’à le nettoyer. Avec une précision de l’ordre de 0,005mm

il est possible de réaliser des objets avec un haut niveau de détail et des pièces

d’assemblage pouvant s’imbriquer comme des engrenages. Objet Geometries a par la suite affiné cette technique en mettant au point Polyjet

Matrix. Avec 96 embouts pour chacune de ses têtes d’impression, il est possible pour

l’utilisateur de combiner plusieurs matériaux différents, souples ou plus rigides. En vous

permettant de créer votre propre composite, ce procédé vous offre la possibilité

d’imprimer des d’objets plus variés et plus complexes.

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Le frittage laser

Cette technique crée par un étudiant américain dans une université du Texas en 1980, a

été développée plus tard (2003) par la société allemande EOS. Appelée aussi SLS

(Selective Laser Sintering), il s’agit également d’un processus d’impression par laser.

Cette fois ci un faisceau laser très puissant va fusionner une poudre (1mm d’épaisseur) à

des points très précis définis par un fichier STL que communique votre ordinateur à

votre imprimante. Les particules de poudre sous l’effet de la chaleur vont alors fondre et

finir par se fusionner entres elles. Une nouvelle couche de poudre fine est ensuite étalée

et à nouveau durcie par le laser puis reliée à la première. Cette opération est répétée

plusieurs fois jusqu’à ce que votre pièce soit finie. Ensuite, votre partie est soulevée de la

poudre libre et l’objet est brossé puis sablé ou poncé à la main pour les finitions. La poudre que l’on utilise le plus souvent pour ce type d’impression est de la polyamide. De couleur blanche ce matériau est en fait un nylon. Il va donner à votre objet une surface poreuse qui pourra d’ailleurs être repeint si vous souhaitez lui donner de la couleur. D’autres composants comme de la poudre de verre, de la céramique ou du plastique sont aussi utilisés. Souvent les fabricants utilisent un mélange de deux sortes de poudres pour obtenir des objets plus aboutis.

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Sur le même principe on retrouve aussi le DMLS qui est l’abrégé de Direct Metal Laser

Sintering. Ce procédé permet de réaliser des objets en métal en fusionnant cette fois une

poudre de fines particules métalliques. Presque tous les métaux peuvent être utilisés,

cela va du cobalt au titane en passant par l’acier et des alliages comme l’Inconel. Même si sa précision d’impression est inférieure au SLA, le frittage laser permet de

fabriquer des pièces avec un niveau de détail assez élevé (0.1mm) et à géométrie

complexe. De plus la poudre restante qui n’aura pas été passée au laser pourra être

réutilisée la fois suivante. Généralement les pièces obtenues avec ce processus demande

davantage de finitions (ponçage, peinture, vernis…) que le SLA du fait de son rendu un

peu granuleux. 3 / L’agglomération de poudre par collage

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La 3DP

Initialement développée en 1993 au Massachusetts à l’Institut of Technology (MIT) en

1993, la 3DP (Three-Dimensional Printing) constitue la base du processus d’impression

3D de Z Corporation. Le procédé consiste en l’étalement d’une fine couche de poudre de

composite sur une plateforme. La tête d’impression va alors déposer sur celle-ci de fines

gouttes de glue colorées qui combinées entre elles permetent d’obtenir un large panel de

couleur. La plateforme s’abaisse au fur et à mesure que les couches de poudre sont

collées jusqu’à obtenir l’objet final. Pour la finition il faut aspirer l’excédent de poudre,

brosser et/ou poncer la pièce, puis la chauffer pour finaliser la solidification. La 3DP a

l’avantage d’être rapide et de proposer une large gamme de couleurs. Jusqu’à 6 fois

moins chère qu’une imprimante SLA son prix est plus attractif malgré une précision et

une qualité d’impression parfois inférieure. Parmi les inconvénients, sans traitement

post-impression les pièces sont plus fragiles et leur surface est plus rugueuse.

B)

De la petite à la grosse réparation : L’avantage de l’imprimante 3D, c’est la possibilité de

produire soi-même des pièces dont on a besoin. Pour réparer ou changer une partie défectueuse

d’un de nos produits par exemple. On pourrait ainsi imaginer des applications en SAV,

permettant d’allonger la durée de vie de certains de nos objets. Même la Nasa envisage d’avoir

recours à des imprimantes 3D dans l’espace pour permettre à ses astronautes de produire des

pièces dont ils pourraient avoir besoin. Inutile de dire que le potentiel est là…

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Une voie de développement : L’entraide revient régulièrement quand on aborde les imprimantes

3D. Car c’est un moyen de produire collectivement des objets qui pouvaient auparavant coûter

cher, et donc un moyen de développer rapidement des zones qui en ont besoin. On pense

évidemment à l’Afrique par exemple, et aux imprimantes 3D capables de se reproduire elles-

mêmes, et qui pourraient fabriquer de nombreux objets utiles du quotidien. Pas besoin de

disposer d’une imprimante par personne, une pour une communauté pourrait suffire. Et je vous

laisse imaginer les possibilités induites au niveau local, avec une machine capable de fabriquer

tout ce dont vous avez besoin ou presque… A partir d’une matière première neutre. Un retour

au mode de vie communautaire et une réappropriation des moyens de production, ça fait envie,

non ?

A.

Réparer ses objets cassés

Bien souvent, lorsqu'un appareil électroménager vient à casser, le premier réflexe est de se rendre au magasin ou sur internet pour racheter un modèle de même gamme, les pièces détachées étant souvent introuvables, même auprès du constructeur. Avec l'imprimante 3D, chaque utilisateur a la possibilité de modéliser sur son ordinateur la pièce qui lui manque, puis de la créer en relief. L'imprimante 3D est alors perçue comme un outil anti-consumériste permettant de vaincre l'obsolescence.

Créer une communauté

L'arrivée de l'imprimante 3D sur le marché grand public a fait naître une nouvelle communauté, les « makers ». Cette communauté regroupe les amateurs et les concepteurs d'objets fabriqués via l'impression 3D. L'un des espoirs de cette communauté est de participer à la création d'un mouvement solidaire à travers les nouvelles possibilités qu'offre l'imprimante 3D, pour favoriser le partage des savoirs numériques.

Outre les précieux avantages offerts par l'imprimante 3D, cet appareil présente également quelques limites, notamment dans sa version grand public.

L'amélioration des conditions de vie

Grâce à l'imprimante 3D, des progrès considérables pourraient être apportés aux conditions de vie de chacun, notamment des personnes présentant un handicap. Le plastique étant un matériau plus léger que le métal, il peut effectivement être utilisé pour des enfants : la fabrication d'un exosquelette pour une petite fille de 4 ans a d'ores et déjà été mise en place. L'imprimante 3D grand public pourrait alors permettre à chacun de trouver une solution adaptée à son problème et de la fabriquer sur mesure et à moindre coût,

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puisque le prix d'une cartouche en plastique est généralement inférieur à 60 euros

B.

Limites de l'imprimante 3D

La potentielle création d'armes

Avec l'apparition des imprimantes 3D pour particuliers, la question de la fabrication d'armes indétectables se pose. En effet, une société a déjà proposé des plans à imprimer en 3D pour créer des armes, et certains internautes ont posté des vidéos présentant leurs créations dans ce domaine. Toutefois, certains logiciels permettent d'empêcher les imprimantes 3D de créer ce genre d'objets, selon le même principe que celui des imprimantes classiques qui ne peuvent pas imprimer de faux billets.

Matériaux et tailles limités

Pour l'heure, les imprimantes 3D grand public ne sont capables de fabriquer que des objets en plastique. En effet, le plastique fond à partir de 130°, tandis que le métal nécessite une température de fusion de plus de 1000 degrés, ce qui génère une différence de technologie dans la fabrication des imprimantes 3D. Par ailleurs, la taille des objets fabriqués via l'imprimante 3D est elle aussi limitée : toutefois, cette limitation peut être contournée en fabriquant un objet de taille conséquente en plusieurs fois.

La maîtrise des logiciels

S'il existe des modèles prêts à l'emploi disponibles sur internet ou fournis par les fabricants, l'intérêt des imprimantes 3D réside dans la possibilité de créer des objets sur mesure. Or, la fabrication de tels objets nécessite la maîtrise de logiciels de modélisation 3D, qui, gratuits ou payants, sont souvent peu intuitifs et difficiles à comprendre pour un utilisateur classique.

L’utilisation des algues est également conjointement envisagée par les

sociétés Fabshop et Algopack, avec le développement d’un produit appelé «

Seaweed Filament » (SWF), produit mixant les algues et un liant plastique.

Toutefois, bien que ce nouveau matériel soit plus qu’intéressant puisque issu

majoritairement du milieu naturel, il conserverait néanmoins un impact étant

donnée l’utilisation de plastique et la consommation d’une ressource ne se

trouvant que dans les pays côtiers.

Pour finir, le recyclage et le traitement des déchets pour permettre leur

réutilisation comme source est une autre des idées considérées. Ainsi un

étudiant américain a présenté la Filabot, une machine qui transforme les

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déchets plastiques du quotidien (bouteilles, emballages…) en matières

susceptibles d’intégrer les machines 3D. Dans la même lignée, la Filmaker a

été mise en circulation. Cette imprimante open-source permet de broyer des

objets déjà conçus par imprimante 3D et de les transformer en filament neuf.

Néanmoins, Alain Bernard (AFPR) soulève un inconvénient : « Le principal

écueil de la réutilisation des plastiques domestiques pour les imprimantes 3D

c’est qu’il faut bien les trier pour obtenir un plastique homogène. Car les

plastiques ont des points de fusion différent, une viscosité différente. On ne

peut pas les mélanger et les mettre dans l’imprimante comme ça ».

Ajoutons également que le niveau de toxicité des émissions lors des

impressions 3D n’est pas encore correctement évalué. L’une des données

disponibles issue de chercheurs de l’Institut de technologie de l’Illinois à

Chicago qui ont évalué les particules ultrafines liées à l’impression 3D,

recommande par exemple la prudence lors de l’utilisation suite aux résultats

obtenus.

En somme, le futur des imprimantes 3D s’annonce prometteur. Tant d’un point

de vue écologique qu’économique, ses avantages sont nombreux si le concept

est maîtrisé. La technologie pourrait ainsi aller jusqu’à pousser vers un

changement des habitudes de production et de consommation.

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C) Jusqu’ici, si les prix des imprimantes 3D ont largement diminué, aucune chaine de

distribution ne proposait de modèle directement au grand public. Seuls les plus

intéressés et motivés par l’achat devaient faire l’effort de contacter des fabricants

spécialisés pour acquérir leur imprimante.

Ce n’est désormais plus le cas puisque la chaine de magasins spécialisés dans

l’équipement de bureau Staples vient d’annoncer ajouter les premières imprimantes 3D

à son catalogue.

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Prix des imprimantes 3D grand public

Les prix dépendent bien sûr des dimensions des objets que vous souhaitez créer. Vous pourrez

commencer à en acheter une avec un budget de 400 euros. Plusieurs modèles sont affichés

autour de ce prix, parfois à monter vous-même, d’autres fois en pré-vente sur les sites de

crowdfunding. Autant dire les imprimantes de demain, pas forcément tous disponibles

aujourd’hui. Raisonnable non ? Mais pour ce prix, vous ne pourrez imprimer souvent que des

objets d’une dimension max de 15*15*15 centimètres et cela en un nombre de matières limité, à

savoir le PLA et l’ABS. Le prix des autres imprimantes 3D grand public évolue généralement

entre 500 et 2000 euros en se limitant au raisonnable. La Cube par exemple, commence à 1 500

dollars pour un modèle simple à utiliser. Difficile de s’en tirer pour moins, mais les tarifs

baissent à vitesse grand V, et on devrait avoir droit à de plus en plus de modèles aboutis pour

des budgets raisonnables. Et surtout, à prix équivalent, les possibilités offertes sont de mieux en

mieux, pour ce qui est du matériel comme de la solidité, de la rapidité ou même du design. La

démocratisation passera aussi par là : une amélioration de la compétitivité des machines, les prix

étant déjà accessibles.

Prix des imprimantes 3D professionnelles

En mettant sur la table quelques dizaines de milliers d’euros, vous aurez à votre portée une

gamme bien plus large d’imprimantes 3D. Mais pour les imprimantes 3D professionnelles, vous

devrez plutôt dépenser des sommes à 5 chiffres, au minimum. Comptez ainsi 12 000 euros pour

la HP uPrint en modèle basique. Cela commence à être un gros investissement, mieux vaut

savoir comment le rentabiliser avant de se lancer. Globalement, plus vous pourrez gérer de

couleurs en même temps, plus vous voudrez utiliser de matières premières différentes et plus

grands seront les objets désirés et plus cher sera le modèle. L’arrivée de la concurrence à plus

grande échelle devrait améliorer les fonctionnalités et baisser les prix. Mais ces machines sont

réservées aux artisans et aux entrepreneurs qui ont un usage précis de ces machines. Et dans ce

cas, les besoins varieront grandement selon la profession de l’utilisateur, et les prix avec. Il

faudra se tourner vers plus de personnalisation et vers du sur-mesure.

Conclusion :

L'impression 3D est désormais considérée comme l'une des révolutions majeures du XXIe siècle, capable de modifier profondément notre style de vie. Après avoir perduré longtemps dans l'industrie de pointe, cette technologie fait peu à peu sa place dans nos foyers et tend à s’intégrer dans notre société malgré ses limites

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actuelles. Dans les prochaines années à suivre, les avancées scientifiques permettront de pousser ses capacités au maximum, permettant d'imprimer n'importe quelle matière, n'importe quelle taille et toutes les formes possibles et inimaginables. Les applications notamment scientifiques seront alors démultipliées. D'autres outils comme les logiciels de modélisation suivront aussi cette évolution, devenant toujours plus performants et plus précis. On prévoit d'ici une dizaine d'années une explosion du nombre d'imprimantes 3D dans le monde, ce pic permettra de faire baisser les coûts et ainsi de permettre une démocratisation, mais cette fois ci dans nos foyers. La production des objets sera alors centralisée et locale, chaque personne ayant des besoins et des objets à imprimer différents de son voisin. Les coûts de production baissant, on est en droit de s'attendre à une possible augmentation du niveau de vie dans les pays disposant de l'impression tridimensionnelle. De plus de plus en plus de personnes voudront produire leurs propres objets et l'imprimante s'imposera comme ses prédécesseurs ; la machine à vapeur, l'électricité et le numérique, dans nos maisons et perdurera jusqu'à la prochaine évolution technologique. La IVe révolution industrielle est en marche et perdurera aussi longtemps que les Hommes auront besoin de produire.