Les matériaux d’impression 3D les plus étonnants

Ces dernières années, la palette de matériaux pour l’impression 3D n’a cessé de se développer. Il est désormais possible d’utiliser non seulement du plastique et des métaux, mais aussi du verre, du béton et de la céramique. Dans le cadre de l’économie circulaire, de plus en plus de fabricants de matériaux se concentrent également sur le recyclage des déchets et leur transformation en matériaux d’impression 3D. Ainsi, nous trouvons des déchets océaniques recyclés, des déchets industriels et du bois comme filament. En outre, le nombre de matériaux non conventionnels qui semblent plutôt surprenants dans le contexte de l’impression 3D augmente, notamment le chocolat, les déchets alimentaires, les mégots de cigarettes et même le régolithe ! Nous avons rassemblé quelques-uns de ces matériaux et applications inhabituels dans notre article : prêts à imprimer en 3D vos pièces avec du café ?

Le chocolat et l’impression 3D 

Ce matériau d’impression 3D n’est peut-être pas aussi exceptionnel que certains autres de la liste, mais il est certainement l’un des plus utilisés. Le processus d’impression 3D du chocolat est similaire à la technologie FDM, mais ses propriétés de refroidissement sont différentes de celles du plastique, de sorte que le processus prend plus de temps. La popularité de cette technologie s’est accrue au fil des ans, incitant de nombreuses entreprises à développer divers projets et même des imprimantes 3D de chocolat, la nouvelle Cocoa Press ayant notamment recueilli un grand nombre d’adeptes parmi les passionnés d’impression 3D. Il existe un certain nombre de projets différents centrés sur l’impression 3D de chocolat, y compris des entreprises comme More Than Shape, qui cherche à créer de nouvelles expériences gustatives grâce à cette technologie, ainsi que des chercheurs qui utilisent l’impression 3D pour produire un chocolat encore plus sain. Seriez-vous prêt à manger ce délicieux matériau d’impression 3D ?

L’impression 3D à partir de cendres

L’entreprise espagnole Narbon se consacre à la mise en œuvre de nouvelles technologies et à l’innovation dans le secteur funéraire. Son service 3DMemories utilise l’impression 3D pour créer des bijoux en céramique originaux et uniques à partir des cendres, des cheveux, de l’ADN ou des restes du squelette d’un être cher. Pour ce faire, l’échantillon doit être traité et suivi d’une phase d’assemblage avec de la porcelaine, avant de passer au processus d’impression 3D du bijou. Ensuite, un émail est appliqué et la pièce est fixée. Comme vous vous en doutez, le service propose une gamme de produits pour les hommes et les femmes. 

Crédits photo : Narbón

Quand le sucre rencontre l’impression 3D

Sugar Lab a été racheté par 3D Systems il y a près de dix ans, mais s’est séparé de l’entreprise en 2020 et a été recréée en tant que société d’impression 3D de confiseries. À l’aide de l’imprimante Brill 3D Culinary Studio, développée à l’origine par 3D Systems et appelée ChefJet Pro, l’entreprise propose des bonbons et des décorations aux formes complexes. Située à Los Angeles, l’entreprise serait d’après ses dires capables d’offrir des sucreries de n’importe quelle saveur et de toutes les couleurs. Que ce soit pour les anniversaires, les mariages ou les fêtes de fin d’année, The Sugar Lab propose donc toutes sortes de friandises imprimées en 3D. Et en ce qui concerne la quantité, l’imprimante 3D serait en mesure de produire des centaines de bonbons par jour. Si The Sugar Lab fait partie des entreprises les plus connues utilisant le sucre comme matériau d’impression, d’autres sociétés, comme The Modernist Cuisine, se sont également essayées à l’impression 3D à partir de sucre.

L’impression 3D à partir de diamant

Même si le diamant fait partie des matériaux les plus durs présents sur Terre, il est également possible de l’imprimer en 3D. En 2019, Sandvik Additive Manufacturing a annoncé avoir fabriqué le tout premier composite en diamant imprimé en 3D. Bien que les pièces imprimés à partir de ce précieux matériau ne brillent pas, Sandvik affirme qu’il est désormais possible d’imprimer en 3D le diamant dans des formes très complexes, et la société nourrit de grands espoirs quant à ses applications futures. 

Digory, le matériau d’impression 3D inspiré de l’ivoire

Pour lutter contre la sur-exploitation de l’ivoire et donc la mise en danger de plusieurs espèces d’animaux,  l’université de Vienne et Cubicure GmbH a développé Digory, un matériau semblable à l’ivoire. Il s’agit d’une résine synthétique constituée de particules de phosphate de calcium et de poudre d’oxyde de silicium, destinée à restaurer les anciens monuments et objets en ivoire. À l’aide du processus de stéréolithographie, le matériau se solidifie dans les zones souhaités et permet à ses utilisateurs de reproduire les détails les plus fins. D’autant plus que Digory est  doté des mêmes caractéristiques et propriétés que l’ivoire.

Le matériau Digory, à droite sur la photo, est similaire à l’ivoire. (crédits photo : Université technique de Vienne)

Un usage différent du lin

Parmi les alternatives aux filaments traditionnels, on retrouve également le matériau composite constitué de PLA et de lin du fabricant français Nanovia. L’entreprise précise que ce matériau composite ne constitue pas seulement une alternative durable aux filaments traditionnels, mais qu’il offre aussi la possibilité d’obtenir différentes nuances de brun en appliquant différents paramètres d’impression. Pour cela, il suffit de modifier la température d’impression au cours du processus de fabrication. En ce qui concerne la finition, le fabricant recommande de sceller les pièces imprimées avec un traitement de protection contre les UV afin que les pièces imprimées restent intactes le plus longtemps possible. 

Crédits photo : Nanovia

Des matériaux conçus à partir de déchets alimentaires

Il existe aujourd’hui de nombreux matériaux fabriqués à partir de déchets issus de la production alimentaire. Les pelures d’orange en sont un exemple. Le studio de design italien Krill Design, par exemple, fabrique des lampes imprimées en 3D à partir d’écorces d’orange séchées, réduites en poudre et transformées en biomatériau par impression 3D. Un projet similaire est la machine « Feel the Peel » développée par WASP et l’architecte Carlo Ratti. Celle-ci est d’une part un bar à jus, mais en même temps aussi une imprimante 3D, car les pelures d’orange sont collectées, séchées, mélangées à du PLA et constituent le matériau de base pour des gobelets imprimés en 3D. Les déchets d’agrumes ne sont pas les seules matières premières à être transformées en matériaux d’impression 3D. Ainsi, au Cacao Eco Village, les fèves de cacao et les déchets ont été utilisés pour créer des bâtiments imprimés en 3D en transformant les coques des fruits du cacao en bioplastique. Nous trouvons également des filaments de certains fabricants à base de déchets d’huîtres ou de moules. Smartmaterials propose un tel matériau d’impression biologique et le fabricant français de filaments Francofil commercialise également du PLA avec des restes de moules, de coquilles Saint-Jacques ou d’huîtres. On peut également retrouver dans son offre un filament fabriqué à partir de drèches de bière. Ces exemples donnent un aperçu de la manière dont les déchets issus de la production alimentaire sont transformés en matériaux d’impression 3D.

Des matériaux de l’espace pour la fabrication additive

Le régolite, cette poussière grise abondante sur la Lune, fait l’objet de recherches de plus en plus nombreuses pour l’impression 3D. Une étude menée par l’Université de Floride centrale a permis de mettre au point des briques imprimées en 3D à partir de régolithe lunaire et d’eau salée, qui pourraient être utilisées pour construire des bases dans le camp de base d’Artemis. Les chercheurs ont ainsi effectué différents tests afin de vérifier si ces briques pouvaient être utilisées pour construire des habitations dans l’espace. Ils ont utilisé le procédé de liage de poudre, particulièrement avantageux pour les matériaux de type céramique. Les briques ont été imprimées avec un liant à base d’eau salée et du régolithe provenant du laboratoire Exolith de l’UVF. Malgré le caractère théorique du projet, les résultats montrent que les briques imprimées en 3D peuvent résister à des conditions extrêmes.

Un autre exemple est le projet de l’ESA et de la NASA dans le cadre d’un programme Artemis, qui a étudié si les matériaux spatiaux tels que le régolithe pouvaient être utilisés pour fabriquer des briques, afin de développer ensuite des habitats, des rampes de lancement ou des structures de soutien. On peut aussi parler des briques LEGO en régolithe poursuivaient un objectif pédagogique : elles devaient susciter l’intérêt des enfants pour l’espace et la construction. Quinze de ces briques ont donc été vendues dans les magasins LEGO du monde entier. Bien que l’impression 3D avec de la poussière de lune reste souvent plutôt hypothétique et encore rarement appliquée, cela pourrait changer dans un avenir proche.

Crédits photo : LEGO Group

L’impression 3D de laine

La laine qui ne peut pas être utilisée dans l’industrie textile en raison de sa finesse finit généralement à la poubelle. Le projet de la designer néerlandaise Christien Meindertsma, en collaboration avec l’entreprise TFT, met toutefois un terme à cette situation. Un bras robotisé sur mesure appelé FLOCKS Wobot applique cette laine couche par couche et forme différents objets sans utiliser de matériaux supplémentaires ou d’eau. Ce projet innovant est une contribution importante à l’économie circulaire et offre un énorme potentiel, car la laine est recyclable, biodégradable et isolante. Les applications futures pourraient concerner l’acoustique, l’isolation, le design et la fabrication de meubles. Le laboratoire urbain de Dylan, d-house, explore également l’impression 3D avec de la laine mérinos. En collaboration avec The Woolmark Company et Stratasys, il a lancé le projet « Knitting the Future », auquel participent également des étudiants du Royal College of Art de Londres, qui souhaitent développer des designs imprimés en 3D à partir de laine à tricoter. Les designers sont particulièrement enthousiastes à l’égard de la laine, car elle permet de multiples variations de couleurs, des dégradés et des effets chatoyants, tout en produisant moins de déchets.

Crédits photo : TFT Tools for Technology, Sara Alvarez, Bart Harteloh, Doosan Robotics, Dormac Cobots, Martin Oosthoek, De Wassum, Havivank, Gelderland, Rotterdam Circulair, Lisa Hardon, Creative Industries Fund NL et Stichting DOEN

Le café comme matériau d’impression 3D

Le café fait partie des boissons les plus consommées dans le monde, avec une estimation à 2,5 milliards de tasses bues tous les jours dans le monde. Alors imaginez qu’on puisse se servir de cette consommation pour concevoir du matériau d’impression 3D… En effet, plusieurs initiatives se sont développées ces derniers temps consistant à recycler le marc de café, c’est-à-dire le résidu de la percolation, et en lui ajoutant une base polymère : on obtient alors un matériau prêt à être imprimé en 3D, le plus souvent un filament. Parmi ces initiatives, on peut citer Lowpoly qui a conçu du mobilier imprimé en 3D pour un café, à partir de ce marc de café. On peut également parler de l’Université du Colorado ou encore de Krill Design, la liste n’est pas exhaustive.

Matériaux d’impression 3D organiques

Lorsque vous pensez à des algues ou à des champignons, la fabrication additive n’est probablement pas la première chose qui vous vient à l’esprit. Pourtant, ces dernières années, ces matériaux organiques ont été utilisés pour l’impression 3D dans le cadre de différents projets. Les champignons, ou plus précisément le mycélium, font l’objet de recherches pour leur utilisation en tant que matériau d’impression grâce à leur nature écologique, ainsi que dans des applications telles que la décoration d’intérieur, les biens de consommation et même les soins de santé. Entre-temps, les algues ont été utilisées pour tout, des tuiles organiques imprimées en 3D à une médecine plus durable. De plus, l’encre d’algues est en cours de développement pour aider à créer des aliments nutritifs, y compris de la viande cultivée. Ces deux exemples illustrent parfaitement la manière dont la fabrication additive peut devenir un processus encore plus écologique.

À gauche, mycélium imprimé en 3D (crédits photo : WASP) ; à droite, tuiles artisanales fabriquées à partir d’algues imprimées en 3D (crédits photo : bioMATTERS).

Les mégots de cigarettes

Oui, vous avez bien lu : le mégot pourrait devenir le matériau d’impression 3D du futur. Une initiative qui ferait du bien à notre planète. En effet, l’objectif est de réutiliser tous les mégots qui sont jetés quotidiennement dans la nature. Or, vous n’êtes pas sans savoir à quel point ils sont néfastes pour notre environnement. Un mégot seulement pollue jusqu’à 500 litres d’eau ou un mètre cube de neige ! Alors imaginez cela à l’échelle mondiale. C’est pour lutter contre cela que Filaret3D est né : il s’agit d’une entreprise qui collecte les mégots et les transforme en nouveaux matériaux, que ce soit du papier ou du filament d’impression 3D. Elle vient chercher le filtre du mégot, le détoxifie et le lave avant d’y ajouter des polymères et autres additifs. Tout cela est transformé en granulés puis en filament.

Le processus de fabrication du filament à base de mégot (crédits photo : Filaret3D)