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

MBA Spécialisé Marketing Commerce sur Internet
MCI PART TIME 2012/2013
L’impression 3D :
Prochaine révolution industrielle ?
Les nouveaux enjeux pour le secteur dentaire
Christophe Loisel

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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.

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.

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.

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

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.

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 . »
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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
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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)

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.
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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.

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

• 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.
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*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

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.
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http://www.contourcrafting.org/

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

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
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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.

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/
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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

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.
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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.

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$.
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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.

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’oeuvre 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$.

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.
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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).

• 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/

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
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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.

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-
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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)

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.”

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)
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Années Chiffres
en milliards de $
2015 3,7
2016 3,1
2017 6
2019 6,5
2020 5,2
2021 ??

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.

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 ?
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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.

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.

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.
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Source :Guide CFAO Dentaire :cnifpd.fr

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.
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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.

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.
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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.

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

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

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