Et si l'impression 3D était 100 fois plus rapide ?
-
0:01 - 0:03Je suis ravi d'être ici ce soir
-
0:03 - 0:05pour partager avec vous un projet
-
0:05 - 0:07sur lequel nous travaillons
depuis plus de deux ans, -
0:07 - 0:10dans le domaine
de la fabrication additive, -
0:10 - 0:13autrement dit, l'impression 3D.
-
0:13 - 0:14Regardez cet objet.
-
0:14 - 0:18Il paraît assez simple,
mais en fait, il est assez complexe. -
0:18 - 0:22C'est un ensemble de structures
géodésiques concentriques -
0:22 - 0:25qui sont toutes liées entre elles.
-
0:25 - 0:31Il est donc impossible de les fabriquer
avec des méthodes classiques. -
0:31 - 0:35Sa symétrie ne permet pas
un moulage par injection. -
0:35 - 0:39On ne peut pas le produire par fraisage.
-
0:39 - 0:42C'est un travail pour une imprimante 3D.
-
0:42 - 0:44Or, la plupart des imprimantes 3D
-
0:44 - 0:46nécessitent entre 3 à 10 heures
pour le fabriquer. -
0:46 - 0:51Je vais prendre le pari de le fabriquer
ce soir sur le plateau -
0:51 - 0:53pendant cette présentation de 10 minutes.
-
0:53 - 0:55Souhaitez-moi bonne chance.
-
0:56 - 1:00Le terme d'impression 3D est inapproprié.
-
1:00 - 1:04En réalité, il s'agit d'impressions 2D
superposées à de nombreuses reprises. -
1:04 - 1:08On utilise des technologies
associées à l'impression 2D. -
1:08 - 1:10Ça ressemble à une imprimante jet d'encre
-
1:10 - 1:13qui applique de l'encre
pour former des lettres. -
1:13 - 1:15En accumulant les couches,
-
1:15 - 1:18on construit un objet tridimentionnel.
-
1:18 - 1:20La microélectronique utilise
-
1:20 - 1:22un procédé similaire,
la lithographie, -
1:22 - 1:24pour fabriquer transistors,
circuits intégrés, -
1:24 - 1:27et d'autres structures en continu.
-
1:27 - 1:29Toutes ces technologies
d'impression sont du 2D. -
1:30 - 1:34Je suis chimiste,
et j'étudie la science des matériaux. -
1:34 - 1:36Mes co-inventeurs,
un chimiste et un physicien, -
1:36 - 1:38sont aussi spécialisés dans les matériaux.
-
1:38 - 1:41On s'est progressivement intéressé
à l'impression 3D. -
1:42 - 1:47Les idées neuves sont souvent le fruit
de connexions simples -
1:47 - 1:51entre des personnes avec des formations
et expériences différentes. -
1:51 - 1:53Voilà notre histoire en deux mots.
-
1:54 - 1:58Une scène de T-1000 dans Terminator 2
-
1:58 - 2:01nous a inspirés.
-
2:01 - 2:06On a pensé qu'une imprimante 3D
pourrait opérer de cette manière. -
2:06 - 2:11Un objet s'élève d'une flaque
-
2:11 - 2:14pour créer en temps réel
-
2:14 - 2:16un objet fantastique,
-
2:16 - 2:18sans déchet.
-
2:18 - 2:19Exactement comme au cinéma.
-
2:19 - 2:23Pourquoi pas s'inspirer d'Hollywood
-
2:23 - 2:26et inventer des procédés
qui rendrait ça possible ? -
2:26 - 2:28Tel fut notre défi.
-
2:28 - 2:32Si nous y parvenions, nous souhaitions
-
2:32 - 2:36améliorer les trois obstacles
qui empêchent l'impression 3D de percer -
2:36 - 2:38en tant que processus de fabrication.
-
2:38 - 2:40D'abord, ça prend un temps fou.
-
2:40 - 2:46Certains champignons poussent plus vite
que des pièces imprimées en 3D. (Rires) -
2:47 - 2:49Le processus d'addition de couches
-
2:49 - 2:52provoque des défauts
dans les propriétés mécaniques, -
2:52 - 2:56qui peuvent être éliminés
en croissance continue. -
2:56 - 2:58Si on atteint une vitesse critique,
-
2:58 - 3:03on pourrait utiliser
des matériaux auto-polymérisables -
3:03 - 3:06avec des propriétés époustouflantes.
-
3:06 - 3:10Si on gagne notre pari,
et qu'on imite vraiment Hollywood, -
3:10 - 3:13on apportera une solution
à la fabrication 3D. -
3:15 - 3:16Notre approche est la suivante :
-
3:16 - 3:18on se base sur les connaissances usuelles
-
3:18 - 3:20de la chimie des polymères
-
3:20 - 3:23pour mettre à contribution
la lumière et l'oxygène -
3:23 - 3:27et fabriquer des pièces en continu.
-
3:27 - 3:30La lumière et l'oxygène
agissent de manière différente. -
3:30 - 3:33La lumière peut transformer
une résine en un solide. -
3:33 - 3:35Elle transforme
des liquides en solides. -
3:35 - 3:39L’oxygène inhibe ce processus.
-
3:39 - 3:41D’un point de vue chimique,
-
3:41 - 3:45la lumière et l’oxygène sont situés
sur des pôles opposés. -
3:45 - 3:48En contrôlant l’espace
entre la lumière et l’oxygène, -
3:48 - 3:50on pourrait contrôler ce processus.
-
3:50 - 3:54Nous appelons ça: IPLC.
(Interface de Production Liquide Continue) -
3:54 - 3:56Elle est articulée
autours de 3 composants fonctionnels. -
3:56 - 4:00Le réservoir qui contient la flaque,
-
4:00 - 4:02comme pour T-1000.
-
4:02 - 4:05Il y a une fenêtre spéciale
au fond du réservoir. -
4:05 - 4:06J'y reviendrai plus tard.
-
4:06 - 4:10Ensuite, il y a une plateforme
qui descend dans la flaque -
4:10 - 4:12pour en extraire l’objet.
-
4:12 - 4:16Le troisième composant est un système
digital de projection de lumière, -
4:16 - 4:18positionné en dessous du réservoir.
-
4:18 - 4:22La lumière projetée est
de l’ultraviolet. -
4:22 - 4:25La petite fenêtre dans le fond
du réservoir est capitale. -
4:25 - 4:28C’est une fenêtre très particulière,
en composite. -
4:28 - 4:32Elle est transparente à la lumière,
et perméable à l’oxygène. -
4:32 - 4:35Ses caractéristiques sont identiques
à des verres de contact. -
4:35 - 4:38Observons comment ça fonctionne.
-
4:38 - 4:41Sous un procédé traditionnel,
avec une fenêtre imperméable à l’oxygène, -
4:41 - 4:45on constate ceci :
quand on descend la plateforme, -
4:45 - 4:48on crée un patron bi-dimensionnel
-
4:48 - 4:51que l’on va coller sur cette fenêtre,
à l’aide d’un cache traditionnel. -
4:51 - 4:53Avant d'ajouter une nouvelle couche,
-
4:53 - 4:56on sépare le cache
de la couche précédente, -
4:56 - 4:58on introduit de la résine, on la dépose,
-
4:58 - 5:01et on répète ce processus
autant de fois que nécessaire. -
5:01 - 5:03Par contre, avec notre fenêtre spéciale,
-
5:03 - 5:07voici ce que nous sommes
capables de faire : -
5:07 - 5:09quand la lumière entre en contact
avec l’oxygène, -
5:09 - 5:12l’oxygène inhibe la réaction.
-
5:12 - 5:14On crée ainsi une zone morte
-
5:14 - 5:19d’une épaisseur d’une dizaine de microns,
-
5:19 - 5:22soit l’équivalent de trois fois
le diamètre d’un globule rouge, -
5:22 - 5:25localisée sur la surface liquide
de la fenêtre. -
5:25 - 5:27On tire l’objet vers le haut.
-
5:27 - 5:29On l’a détaillé
dans une revue scientifique, -
5:29 - 5:31en altérant le volume d’oxygène,
-
5:31 - 5:34on modifie l’épaisseur des zones mortes.
-
5:34 - 5:37On contrôle un certain nombre
de variables clefs -
5:37 - 5:40à l’aide de logiciel très sophistiqués :
-
5:40 - 5:43le volume d’oxygène,
la lumière et son intensité, les doses, -
5:43 - 5:46la viscosité, la géométrie.
-
5:47 - 5:49Les résultats sont stupéfiants.
-
5:49 - 5:53C’est de 25 à 100 fois plus rapide
que l’impression 3D classique. -
5:54 - 5:56C’est un élément déterminant.
-
5:56 - 6:01De plus, notre capacité d’apporter
le liquide jusqu’à cette interface -
6:01 - 6:04nous permettra d’augmenter
la vitesse d’un facteur 1000. -
6:04 - 6:08Ça va générer beaucoup de chaleur,
-
6:08 - 6:09En tant que chimiste,
-
6:09 - 6:12je suis passionné
par les transferts de chaleur. -
6:12 - 6:16Un jour, nos imprimantes 3D
seront si rapides -
6:16 - 6:18qu’elles seront refroidies à l’eau.
-
6:18 - 6:22Comme nous faisons croître les objets,
il n’y a plus de couches. -
6:22 - 6:24Les pièces sont monolithiques.
-
6:24 - 6:26On ne voit pas la structure de la surface.
-
6:26 - 6:29La surface est moléculairement lisse.
-
6:29 - 6:33Les propriétés mécaniques
de la plupart des pièces imprimées en 3D -
6:33 - 6:36sont notoirement influencées
-
6:36 - 6:39par l’orientation
au moment de l’impression, -
6:39 - 6:41à cause de la structure
des couches additives. -
6:41 - 6:44Mais si on fait croître des objets ainsi,
-
6:44 - 6:47l’orientation de l’impression
n’influence pas leurs propriétés. -
6:47 - 6:50Ils ressemblent à des pièces
injectées dans un moule. -
6:50 - 6:54C’est fondamentalement différent
de la fabrication additive. -
6:54 - 6:56Un autre avantage réside dans le fait
-
6:56 - 6:59que l'on peut utiliser
n’importe quel polymère -
6:59 - 7:01mentionné dans les livres de chimie.
-
7:01 - 7:05On peut concevoir des chimies
qui offrent les propriétés -
7:05 - 7:08vraiment recherchées
dans un objet imprimé en 3D. -
7:08 - 7:09(Applaudissements)
-
7:09 - 7:12Le voici ! Super !
-
7:14 - 7:18Il y a toujours un risque
que ça ne fonctionne pas sur scène. -
7:18 - 7:19On peut avoir des matériaux
-
7:19 - 7:21aux propriétés mécaniques extra.
-
7:21 - 7:23On va pouvoir obtenir des élastomères
-
7:23 - 7:26très élastiques ou très amortissants.
-
7:26 - 7:29Je pense au contrôle des vibrations
ou à des chaussures de course. -
7:29 - 7:33On peut créer des matériaux
d'une résistance incroyable, -
7:33 - 7:36avec un rapport résistance-poids élevé.
Des matériaux vraiment solides, -
7:36 - 7:39des élastomères fabuleux.
-
7:39 - 7:41Je vous en lance un.
-
7:41 - 7:44Ces matériaux ont
des propriétés fantastiques. -
7:44 - 7:47Si on parvient à fabriquer des composants
-
7:47 - 7:51qui ont les propriétés
pour devenir une pièce finale, -
7:51 - 7:54et que la vitesse de production
est révolutionnaire, -
7:54 - 7:57ça nous ouvre l'opportunité
de transformer l'industrie. -
7:57 - 8:02Aujourd'hui, la fabrication
inclut un soi-disant fil digital. -
8:02 - 8:05Le processus est le suivant :
on part d'un dessin CAD, -
8:05 - 8:08on crée un prototype
et on passe à la fabrication. -
8:08 - 8:10Le fil digital est souvent
rompu au prototype. -
8:10 - 8:13Impossible de conserver ce fil digital
-
8:13 - 8:14parce que beaucoup de composants
-
8:14 - 8:17n'ont pas les propriétés
de la pièce finale. -
8:17 - 8:19Maintenant, nous pouvons
conserver le fil digital -
8:19 - 8:23du dessin à la fabrication
en passant par le prototype. -
8:23 - 8:26Ça ouvre tout un tas de possibilités :
-
8:26 - 8:31des véhicules plus efficients,
avec de superbes propriétés structurelles, -
8:31 - 8:33un ratio élevé de robustesse
par rapport à son poids, -
8:33 - 8:37des nouvelles pales de turbines,
et plein d'autres merveilles. -
8:37 - 8:43Imaginez que vous ayez besoin d'un stent
pendant une urgence. -
8:43 - 8:47Le docteur ne prendrait plus un stent
aux dimensions standardisées -
8:47 - 8:49dans une armoire.
-
8:49 - 8:53Il pourrait imprimer un stent
conçu pour vous, pour votre anatomie, -
8:53 - 8:55et qui prend en compte vos particularités.
-
8:55 - 8:58Cette impression sur mesure
aurait lieu dans une situation d'urgence, -
8:58 - 9:02et conduirait à rendre le stent
inutile après 18 mois. Quel potentiel ! -
9:02 - 9:06Imaginez une dentisterie digitale,
qui fabriquerait ce type de structure -
9:06 - 9:09pendant que vous êtes chez votre dentiste.
-
9:09 - 9:12Voici quelques structures
créées par mes étudiants -
9:12 - 9:14à l'Université de Caroline du Nord.
-
9:14 - 9:16Ce sont des microstructures remarquables.
-
9:16 - 9:20Partout dans le monde, nous avons
du talent pour la nano-fabrication. -
9:20 - 9:24La Loi de Moore conduit à des échelles
plus petites que 10 microns. -
9:24 - 9:25On est très fort.
-
9:25 - 9:29C'est par contre difficile de concevoir
des objets entre 10 et 1000 microns, -
9:29 - 9:31l'échelle moyenne.
-
9:31 - 9:34Les techniques par soustraction
de l'industrie du silicone -
9:34 - 9:36ne sont pas appropriées.
-
9:36 - 9:37La gravure n'est pas très bonne.
-
9:37 - 9:39Notre processus est doux.
-
9:39 - 9:41Il permet de construire
ces objets par élévation, -
9:41 - 9:44en utilisant la fabrication additive,
-
9:44 - 9:46en quelques secondes.
-
9:46 - 9:48Toutes les applications sont touchées :
-
9:48 - 9:51les capteurs, les laboratoires sur puce,
-
9:51 - 9:55les systèmes d'administration
de médicaments. -
9:55 - 10:00Pouvoir créer des composants en temps réel
-
10:00 - 10:03avec les propriétés des pièces finales
-
10:03 - 10:06rend la fabrication par impression 3D
vraiment viable. -
10:06 - 10:09C'est très enthousiasmant.
Nous sommes à l'intersection -
10:09 - 10:16entre les équipements, les logiciels
et la science moléculaire. -
10:16 - 10:20Je suis impatient de voir
ce que les concepteurs et ingénieurs -
10:20 - 10:23vont concevoir dans le monde
avec cet instrument formidable. -
10:23 - 10:25Merci.
-
10:25 - 10:30(Applaudissements)
- Title:
- Et si l'impression 3D était 100 fois plus rapide ?
- Speaker:
- Joe DeSimone
- Description:
-
Ce que nous appelons l'impression 3D, selon Joseph DeSimone, reste en réhabituée impression 2D additive,... et lente. Sur la scène de TED2015, il dévoile une nouvelle technique audacieuse et inspirée par Terminator 2, vous avez bien lu,par Terminator 2. Plus rapide par un facteur variant entre 25 et 100, ce mode d'impression permet de créer des pièces plus robustes et plus lisses. Va-t-elle permettre de réaliser les espoirs immenses qu'engendre l'impression 3D ?
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:45
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