#Working3D : six questions pour comprendre le métier de Footwear Engineer

Nous avons vu dans de nombreux projets comment l’impression 3D est utilisée dans l’industrie des biens de consommation et plus particulièrement pour fabriquer des chaussures. On y trouve des exemples particulièrement à la mode, mais aussi des chaussures de sport, qui permettent aux athlètes d’être plus performants. Cependant, cela concerne également l’industrie de la chaussure orthopédique, qui se concentre sur la création de chaussures contribuant à la santé de ceux qui les portent. Daniel Petcu se concentre sur ce dernier point en tant que Footwear Engineer. Il a déjà participé à de nombreux projets et a conçu la première chaussure orthopédique complète imprimée en 3D, présentée dans une étude de cas à OTWorld 2024 à Leipzig, où il a également porté une paire de chaussures imprimées en 3D créée pour lui. Nous lui avons posé quelques questions pour en savoir plus sur son travail et sur les défis qu’il doit relever au quotidien.

3DN : Pouvez-vous vous présenter ?

Je suis ingénieur en chaussures et j’ai obtenu un doctorat sur la base d’une thèse portant sur les orthèses plantaires pour les pieds diabétiques. Je m’intéresse au domaine de la chaussure médicale (y compris les orthèses plantaires), qui ne fait pas partie du champ d’activité des ingénieurs en chaussures, et j’ai donc dû suivre un processus d’auto-apprentissage approfondi pour acquérir des connaissances dans le domaine de la pédicurie. J’ai développé le nouveau concept de modélisation de l’information pédicure, défini comme l’environnement de représentation numérique des caractéristiques esthétiques, physiques et fonctionnelles du modèle d’information de la chaussure médicale.

Le concept a été mis en pratique grâce à un code de programmation visuelle Grasshopper et à l’impression 3D d’orthèses plantaires et de chaussures orthopédiques. Le concept de modélisation de l’information pédicure et le code Grasshopper sont continuellement développés et testés afin d’être validés par la pratique. Ils ont été présentés lors d’événements importants tels que OTWorld à Leipzig, Allemagne (2022, 2024), IVO-OST à Cologne, Allemagne (2022), FootPRINT3D à Barcelone, Espagne (2023), International Rhino User Meeting à Wroclaw, Pologne (2024), Pedorthic Association of Australia Conference (2024).

3DN : Comment avez-vous découvert la fabrication ?

Je ne suis pas le type d’ingénieur qui aime réparer sa voiture tout seul ou construire les installations techniques qu’il a conçues ! Je suis ce que l’on pourrait considérer comme un ingénieur « à tout faire » et je n’ai jamais aimé développer mes compétences manuelles. Mais les chaussures médicales sur mesure sont surtout le fruit d’un travail traditionnel « fait à la main » qui leur donne leur « saveur ». Il y a quelques années, une interview de Philippe Holthuizen, de Fused Footwear, publiée dans MAEKAN, m’a fait changer d’avis et comprendre qu’il était possible d’imprimer entièrement des chaussures en 3D. L’impression 3D correspond en effet parfaitement à mon désir d’indépendance dans mon travail et de donner vie à un produit complexe sans avoir à développer mes compétences manuelles au fil du temps.

Je me suis identifié à l’homme de l’interview, et lorsque j’ai réalisé que je pouvais transformer mes idées en un produit réel sans dépendre des autres et de mes compétences manuelles, je me suis dit : c’est ma voie ! Plus que cela, le fait de pouvoir l’utiliser pour « penser » aux (méta)matériaux pour un objectif thérapeutique donné est fascinant. J’ai mis en œuvre différentes structures lattices dans mon code de programmation, mais lorsque j’ai réalisé que leur test/fabrication ne m’était pas accessible, j’ai décidé de me concentrer sur l’impression FDM, plus abordable. J’ai développé un code Grasshopper pour le post-traitement du G-Code Gradient Stiffness qui me permettra de l’étendre non seulement aux semelles orthopédiques mais aussi aux semelles intermédiaires et même aux chaussures entièrement imprimées en 3D.

Mais ce qui m’a poussé à « miser » uniquement sur la fabrication additive, c’est un cas particulier de chaussures médicales, dans lequel une jeune femme qui ne pouvait pas se tenir debout ou marcher sans chaussures en raison d’un état de santé permanent se trouvait dans une situation très difficile. Elle n’arrivait pas à trouver quelqu’un qui aurait même essayé de reproduire la solution à laquelle j’étais parvenu par des méthodes de conception et de fabrication traditionnelles il y a huit ans, sur mon ancien lieu de travail.

Et voici ce qui est intéressant : je suis sûr que dans les pays où le travail manuel est une tradition, elle aurait bénéficié d’une solution. Et c’est peut-être là le problème des pays qui ont mis en place un système de fabrication artisanale traditionnelle très fonctionnel : une fois que vous l’avez, il est difficile de le changer ou du moins de l’améliorer en sortant des sentiers battus. En outre, le système éducatif qui n’enseigne pas la pensée paramétrique et la conception ne sème pas les graines du changement ou de l’innovation.

C’est pourquoi des domaines comme l’AEC (architecture-ingénierie-construction) sont très innovants ; ils utilisent la pensée et la conception paramétriques. Beaucoup d’architectes et de concepteurs de produits informatiques travaillent sur des chaussures entièrement imprimées en 3D, mais pas sur des chaussures médicales. Pourquoi ? Parce qu’ils n’ont pas les connaissances médicales (anatomie fonctionnelle, biomécanique, pathomécanique,…) nécessaires pour évaluer un cas clinique et concevoir la chaussure médicale appropriée.

C’était là mon avantage : savoir quelles connaissances médicales, techniques et informatiques sont nécessaires pour concevoir et fabriquer la chaussure médicale. En m’appuyant sur ce cas, j’ai commencé à développer le concept de modélisation de l’information pédicure (une adaptation de la modélisation de l’information sur le bâtiment de l’AEC à la pédicurie). Au départ, je l’ai développé selon le processus de conception traditionnel. Mais lorsque j’ai décidé d’acheter ma propre imprimante 3D (parce que c’était beaucoup plus abordable que de payer pour un service d’impression) et que j’ai vu que je pouvais donner vie à des idées qui étaient autrement impossibles à réaliser grâce à mes compétences manuelles, j’ai supprimé tout le travail lié au flux de travail traditionnel et j’ai décidé de « parier » uniquement sur l’impression 3D.

En 2022, la jeune femme dont je parlais m’a gentiment demandé d’essayer de résoudre son problème de chaussures, et le seul moyen de le résoudre de manière totalement indépendante était l’impression 3D. Pour moi, c’était un argument de poids pour aller de l’avant et me donner la chance d’être le premier à avoir conçu et fabriqué la première chaussure entièrement imprimée en 3D et portée quotidiennement par le patient/client.

Mais la fabrication additive a également le potentiel de vous aider à créer de nouveaux types de designs, par vous-même ou en collaboration avec d’autres concepteurs numériques/informatiques. C’est ce que j’ai essayé de faire avec Oran Sheinman. En outre, elle ouvre la voie à la collaboration avec des artistes locaux dans le cadre d’un processus mixte traditionnel-numérique, comme ce fut le cas avec Corina Coroi, où la semelle de la chaussure et les orthèses plantaires ont été imprimées en 3D, tandis que l’empeigne en cuir a été fabriquée de manière traditionnelle et fixée à la semelle à l’aide d’un système d’étanchéité imprimé en 3D.

3DN : Quel est votre rôle actuel et à quoi ressemble une journée type pour vous ?

Je dirais que j’ai deux rôles : celui qui me rémunère actuellement consiste à fournir des évaluations biomécaniques du pied pour une clinique de podologie. Le second est celui de « l’homme-orchestre » et consiste à développer la modélisation de l’information pédologique jusqu’à la phase où je pourrai utiliser dans mon cabinet les produits (dispositifs médicaux imprimés en 3D) mis au point sur cette base et conformément aux réglementations. Cela signifie qu’il faut apprendre tout en testant et en développant, car le concept (la modélisation de l’information pédologique) et les outils (le code Grasshopper) se nourrissent et se développent mutuellement.

3DN : Quelles sont les qualifications et l’expérience requises pour travailler en tant que Footwear Engineer utilisant l’impression 3D ?

J’ai obtenu mon diplôme d’ingénieur il y a 30 ans, à une époque où la seule matière liée à l’informatique était la programmation de base. Cela n’a certainement rien à voir avec la conception de chaussures ! Cependant, j’ai eu la chance d’avoir un mentor qui a passé de nombreuses heures non rémunérées à m’apprendre à résoudre un problème de programmation en concevant principalement son algorithme. J’ai toujours le même raisonnement, mais maintenant avec l’avantage du langage de programmation visuelle Grasshopper.

D’après ce que j’ai vu, les écoles d’ingénieurs en chaussures n’enseignent pas aux étudiants comment penser et concevoir de manière paramétrique, mais plutôt comment utiliser les solutions logicielles propriétaires et coûteuses de conception de chaussures déjà bien établies sur le marché, ce qui en fait des écoles d’« utilisateurs » et non de « penseurs », comme devrait l’être une école de niveau universitaire. C’est pourquoi les personnes qui impriment des chaussures sont principalement des architectes ou des concepteurs informatiques ! Parce qu’ils apprennent à penser et à créer du code pour résoudre leurs problèmes, et pas seulement à utiliser des solutions logicielles propriétaires existantes.

L’impression 3D de chaussures n’en est qu’à ses débuts et nous ne pouvons donc pas parler d’une trop grande expérience dans ce domaine. Mais en tant que connaissance, il y a un besoin de pensée et de conception computationnelle/algorithmique/paramétrique, de programmation visuelle et, bien sûr, de technologie/matériaux/métamatériaux d’impression 3D. Si l’on s’intéresse aux chaussures médicales et que l’école ne dispense pas de connaissances médicales spécifiques, il faut alors beaucoup étudier la biomécanique, la pathomécanique, l’anatomie fonctionnelle, les réglementations relatives aux dispositifs médicaux, etc.

3DN : Quels sont les plus grands défis auxquels vous êtes confrontés ?

Le projet de modélisation de l’information pédologique ayant atteint une maturité suffisante, le plus grand défi consiste à intégrer les produits conçus sur la base de ce concept dans ma pratique clinique. Ensuite, démontrer que les chaussures médicales entièrement imprimées en 3D sont adaptées à des cas très difficiles, tels que Charcot-Marie-Tooth. De ce point de vue, je pense que l’impression 3D des tiges de chaussures représente le plus grand défi technique en termes de propriétés physico-mécaniques, hygiéniques et esthétiques. L’adhésion des patients au port de chaussures thérapeutiques dépend de leur perception de l’esthétique des chaussures et des matériaux utilisés, et des comparaisons seront constamment faites avec les matériaux traditionnels utilisés, en particulier le cuir, considéré comme sans danger pour les pieds.

3DN : Quels conseils donneriez-vous à quelqu’un qui souhaite travailler comme Footwear Engineer en utilisant la fabrication additive ?

Tout d’abord, développer une pensée paramétrique menant à une conception paramétrique par le biais de la programmation visuelle. Rhinoceros-Grasshopper est un excellent environnement avec une grande communauté où vous pouvez obtenir des réponses à vos questions. Ensuite, concentrez-vous sur des méthodes d’impression 3D abordables et fiables pour tester vos idées facilement sans pression financière importante. Si possible, achetez votre propre imprimante.

Suivre des personnes créatives qui marchent sur leur propre chemin avec l’impression 3D est une source d’information importante. Demandez en cas de problème, sans craindre que vos questions soient stupides et sans vous sentir gêné pour autant ! En général, les gens sont heureux de répondre aux questions et lorsqu’un problème semble sans réponse, il existe de nombreuses ressources qui aident à le résoudre.

Recherchez les principaux événements de la fabrication additive et participez-y, car en plus de rencontrer les personnes que vous suivez, vous pourrez voir et toucher des produits imprimés en 3D similaires – et c’est obligatoire ! Portez vos propres chaussures imprimées en 3D, même si vous pensez qu’elles ne sont pas très élégantes. Dernier point, mais non des moindres : faites confiance à vos sens et soyez patient. L’impression 3D prend du temps, mais pendant que l’imprimante fonctionne, vous pouvez apprendre à développer vos idées !

Que pensez-vous du travail de Daniel Petcu ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits de toutes les photos : Daniel Petcu