Prêts pour l'imprimante 3D à la maison?

«Troisième révolution industrielle», «mouvement de démocratisation de la technologie» : les imprimantes 3D sont passées des laboratoires universitaires aux bureaux de nos maisons. Parfois aussi compactes qu'une mijoteuse, elles sont des «usines miniatures» capables de produire des bijoux, des vases, des maquettes, des prototypes et des objets aux formes inouïes.

«Madeleine», la vedette du Fablab

Des étudiants gardent la costaude «Madeleine» dans un local sans fenêtre, au sous-sol de l'École d'architecture de l'Université Laval. On dirait un guichet automatique. Cette imprimante 3D est la vedette du Fablab, l'atelier de fabrication numérique créé par un prof visionnaire, Samuel Bernier-Lavigne.

Âgé de 31 ans, il a l'air d'un étudiant. Titulaire d'un doctorat en architecture de l'Université Laval sur la conception et la fabrication numérique, il a élaboré le cours Introduction à la conception numérique, qu'il a donné pour la première fois cet hiver à des étudiants du baccalauréat en architecture. L'an prochain, ce cours deviendra obligatoire.

Il a fait des stages dans son domaine à New York, à Zurich et à Amsterdam. 

Samuel collige dans son ordinateur tout ce qui est diffusé sur le Net concernant l'impression 3D. Comme cette vidéo montrant ce qui pourrait se passer sur la Lune dans un futur imprécis. Une fusée y largue un laboratoire équipé d'un gros tracteur robotisé qui racle le sol poussiéreux afin de récolter la matière première pour un module habitable. Ce module sera construit par une méga-imprimante 3D incorporée au tracteur (goo.gl/wcJMHp).

«Madeleine» travaille moins fort. Elle fabrique couche par couche des petits objets en composite de plâtre, une matière qui devient pâteuse quand on y ajoute de la colle. Les étudiants s'en servent notamment pour faire des maquettes. 

«Ils peuvent obtenir des formes complexes, des sphères ajourées par exemple, explique Samuel Bernier-Lavigne. Ils peuvent observer comment la lumière passe à travers un objet. Ils affrontent la réalité de la matière.»

Sur son site Internet (troadey.com), l'entreprise québécoise Troadey explique comment fonctionne l'impression 3D. Ça semble si simple. Il faut d'abord un fichier informatique de la pièce à réaliser, fichier que l'on obtient en le téléchargeant à partir d'un site Internet, en le numérisant à partir d'une pièce existante ou en dessinant la pièce avec un logiciel de conception. Le fameux fichier transite ensuite par un logiciel qui permet à l'imprimante 3D de le lire, puis de fabriquer l'objet en empilant le matériau (plastique, béton, etc.) par couches successives jusqu'à l'obtention de la forme désirée. Et voilà!

La démocratisation

Elle est là, la démocratisation de la technologie! «Tout le monde a maintenant accès à des plateformes qui proposent des objets prêts à être imprimés», fait valoir Samuel Bernier-Lavigne. 

Les premières imprimantes 3D ont été conçues au Massachusetts Institute of Technology il y a une quarantaine d'années. Elles ont été commercialisées et brevetées par des grosses entreprises. Quand leurs brevets sont arrivés à échéance, au terme de 25 ans, des compagnies plus petites sont entrées en scène et ont proposé des machines plus compactes, moins chères. 

L'américaine MakerBot est l'une de ces entreprises grâce auxquelles l'imprimante de bureau est devenue réalité. Martha Stewart, la reine de l'art de vivre, s'est associée à elle afin de distribuer du matériel d'impression 3D, ainsi qu'une collection d'objets décoratifs à imprimer, accessibles en ligne.

La révolution 

Pour moins de 1000 $, n'importe qui peut s'acheter une imprimante domestique. «Le coût est passé de 50 000 $ à 1000 $, ç'a été ça, la révolution, expose Samuel Bernier-Lavigne. Ces imprimantes peuvent tout faire, des objets de toutes les formes, des tasses, des lampes, des chaises. Ce sont des usines miniatures.»

«Il y aura de plus en plus d'imprimantes 3D pour la maison, prévoit-il. On va pouvoir s'acheter des objets numériques et les fabriquer nous-mêmes à faible coût. On va pouvoir se faxer des objets. Plus besoin d'usine.» Avec l'hypothétique fermeture des usines asiatiques, certains prédisent que le développement de l'imprimante 3D transférera la production dans les pays riches.

On n'en est pas là. «Il faudra les instruments et un changement de mentalités», nuance-t-il.

Le plastique est encore la matière de prédilection. Il y a aussi du sable, du plâtre, du béton et même du bois. Dans les cuisines, des chefs ont mis du sucre dans leur imprimante et obtenu des bonbons aux formes révolutionnaires.

Les étudiants de Samuel Bernier-Lavigne dessinent eux-mêmes leurs objets avec des logiciels de conception. «Madeleine», du nom d'une ancienne employée de l'École d'architecture, ne fait qu'obéir à leurs instructions. Tout sera permis à ceux qui maîtrisent la programmation.

Du wow au banal

Une boule de titane ajourée. Une tour Eiffel en plastique orange. Des bustes de plâtre miniatures. Une chaîne préassemblée. Une vis en métal. Une réplique de crâne. La 3D ne fait pas tout, mais presque.

Samuel Côté, président de l'entreprise de Québec Troadey (prononcer «trois D»), expose des objets qui font wow, mais, dans la réalité, il fabrique beaucoup de choses moins spectaculaires, comme des pièces de machinerie et des moules d'appareil dentaire. 

Pour attirer les visiteurs d'Expo Québec à son kiosque d'Espace NumériQc, à la fin d'août, il fallait un peu d'esbroufe. Il a donc utilisé un «scanner 3D» afin de numériser le corps des gens et en a tiré des bustes de plâtre qui les représentent de façon très réaliste, un peu comme une photo en trois dimensions.

Samuel Côté montre une sphère de titane ajourée comme de la dentelle, aussi petite qu'un cochonnet de pétanque. Certains «pleureraient» en voyant tant de beauté, affirme-t-il. «Le titane, en effet, est extrêmement dur, extrêmement léger et très cher, explique-t-il. Machiner ça serait difficile.»

Il tend une petite tour en aluminium qui ressemble à une pièce de jeu d'échecs. Par le dessus, on aperçoit l'escalier intérieur en colimaçon qu'on dirait conçu pour une puce. Impossible de fabriquer un objet si petit et si sophistiqué sans la technologie 3D.

Le jeune homme a fondé Troadey il y a deux ans. Il est président de la succursale de Québec qui compte deux bureaux et une vingtaine d'imprimantes 3D. L'entreprise a aussi des antennes à Sorel, à Saguenay et à Donnacona. Elle a deux divisions, une pour les industries, l'autre pour les particuliers.

Démystifier l'impression 3D 

Samuel Côté se promène d'entreprise en entreprise pour démystifier l'impression 3D et pour montrer comment cette technologie pourrait leur servir. «La complexité est gratuite», se plaît-il à répéter. En revanche, «le 3D promet beaucoup, mais il ne fait pas tout». Parfois, il vaut mieux faire fabriquer ses objets en usine, car avec l'impression 3D, «les coûts de fabrication ne diminuent pas avec la quantité».

Troadey distribue la fameuse imprimante de bureau MakerBot. Samuel Côté rêve du jour où elle fera partie de la panoplie des outils du bricoleur : «J'ai besoin d'une vis? Je vais me la fabriquer.» 

«En 10 minutes, tu déballes ta MakerBot, et elle est prête à imprimer», assure-t-il. Lui, il la déclenche à distance avec son téléphone intelligent.

Il n'est pas loin, croit-il, le jour où nous pourrons nous-mêmes fabriquer le bouton défectueux de notre laveuse, nos nouvelles poignées d'armoire, la maquette de notre future cuisine ou, qui sait, le boulon manquant d'un meuble IKEA.

Un discours d'universitaire

Dans les mots révolution et démocratisation, le président de l'Association des designers industriels du Québec (ADIQ), Mario Gagnon, décèle un «discours d'universitaire» auquel il oppose beaucoup de nuances.

«Si les architectes ne maîtrisent pas encore cette technologie, pensez-vous que monsieur et madame Tout-le-monde pourront faire fonctionner une imprimante 3D demain matin?» fait-il valoir en émettant ses réserves face aux possibilités évoquées par certains intellectuels.

«Barrières à franchir»

«C'est bon pour des babioles», convient-il, en faisant référence aux sous-verres et autres anneaux de serviette proposés par Martha Stewart. «Il reste beaucoup de barrières à franchir.»

«On parle de dépôt de quelques millièmes de millimètre de matière plastique, poursuit-il. C'est comme empiler des cure-dents. Ils sont forts sur la longueur. Mais il y a de la faiblesse dans la superposition. La fusion n'est pas parfaite.»

Le 3D ne remplacera pas le moulage de pièces de haute performance, soutient-il. L'entreprise dont il est le président, Alto Design, possède une imprimante 3D depuis une dizaine d'années. «On l'a achetée pour répondre à un besoin interne, soit valider des détails techniques de concepts et d'ingénierie», résume-t-il.

Parmi les éléments du «discours universitaire», il donne l'exemple d'une pièce de grille-pain à remplacer. Dans un monde idéal, le manufacturier fournirait le fichier 3D de cette pièce au consommateur. Ce dernier présenterait ce fichier à son quincaillier qui n'aurait qu'à l'imprimer en trois dimensions. 

Mais on entre ici dans le domaine de la propriété intellectuelle, explique Mario Gagnon. Puis, quel serait l'intérêt des manufacturiers de rendre des pièces de rechange accessibles? À ses yeux, on est encore dans le rêve. Mais un rêve peut-être réalisable, admet-il.

Pour la forme

En 2007, l'architecte de Québec Étienne Bernier, de la firme Hatem D +, a été l'un des premiers étudiants de l'Université Laval à imprimer sa maquette en 3D. «Ça me passionne, confie-t-il. Ça génère des formes le fun.»

Grâce aux outils 3D qu'ils manipulent à l'écran, les concepteurs osent maintenant proposer des «formes compliquées», sachant qu'ils peuvent les concrétiser. «On peut valider des problèmes d'assemblage», ajoute l'architecte.

«Au lieu de mettre de l'encre dans l'imprimante, on met de la poudre [de plastique, de bois, de béton, etc.], explique-t-il. On ajoute de l'époxy [une matière collante]. Ça monte, ça monte, puis ça finit par être un objet.»

En Hollande, ils ont imprimé un pont en acier, relate-t-il.