Comment l’impression 3D accélère le biomimétisme dans l’industrie

Les analystes d’Alcimed ont esquissé un rapprochement des plus originaux entre l’impression 3D d’une part, et la place du biomimétisme dans la conception de nouvelles structures et matériaux pour l’industrie. 

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Comment l’impression 3D accélère le biomimétisme dans l’industrie
L’architecture du "pavillon" en béton imprimé en 3D par la start-up française XtreeE imite l’aspect d’un grain de café pour la structure.

L’arrivée à maturité de l’impression 3D, en particulier son usage pour le prototypage, participe au développement du biomimétisme dans l’industrie. C’est l’hypothèse qu’explorent les analystes d’Alcimed, un cabinet de conseil spécialisé dans les sciences de la vie, la chimie, les matériaux, l'énergie et l’aérospatial. « Il s’agit encore de R&D, tempère Vincent Pessey, responsable de l’étude chez Alcimed. Mais plusieurs industriels nous questionnent sur ce sujet."

Le biomimétisme, comme la bioinspiration, n’est pas un sujet nouveau. Le terme désigne la reproduction – à l’identique ou inspirée - de systèmes, de matériaux ou de processus observés dans la nature pour une utilisation liée aux activités humaines. D’abord centré sur les formes observées, la recherche s’attaque désormais à s'inspirer des structures, surfaces, et leur fonctionnalités associées que l’on trouve dans la nature. Auto-réparation, antifriction, résistance à l’impact élevé, annulation du cisaillement par des pièces en mouvements : le bio-mimétisme pourrait permettre de lever et faire sauter des verrous, là où les techniques d’ingénierie classiques sont arrivées au meilleur de ce qu’elles peuvent. Et les industriels commencent à s’emparer du sujet.

Réaliser des formes auxquelles on n’avait pas accès avant.

« Aujourd’hui, nous voyons plusieurs industriels passer du travail de veille sur le biomimétisme au développement proprement dit, ajoute Vincent Pessey. Des industriels se demandent si ce n’est pas le bon moment de changer d’approche sur un certain nombre de sujets où l’on plafonne. L’impression 3D peut permettre de réaliser des formes et des structures auxquelles on n’avait pas accès et que seule la modélisation permettait d’entrevoir. Plus généralement, l’impression 3D permet de prototyper rapidement les modèles inspirés de la nature. » Exemple : la fabrication de réseaux de capillaires nano et micro-structurés imitant la peau et qui apportent une propriété d’auto-réparation à certains matériaux. Le concept est daté, mais pourrait, grâce à l’impression 3D, être effectivement réalisé. Des laboratoires du MIT et de Harvard travaillent sur la question. Le réseau est associé à un réservoir externe rempli d’un précurseur qui une fois libéré permet la réparation.

XtreeE, un pavillon imprimé en béton inspiré du grain de café

Alcimed cite aussi la société XtreeE, qui a mis au point une technologie pour imprimer du béton à l’aide d’un bras robotisé. L’architecture du "pavillon" en béton d'environ 20 m², imprimé en 3D et dévoilé le 20 septembre dernier par la start-up française, repose sur le biomimétisme, s’inspirant fortement de la nature en reprenant l’aspect d’un grain de café pour la structure et des murs faisant écho à la forêt.

Autre domaine d’application : la fabrication de composites possédant une haute résistance à l’impact, qui prend appui sur l’étude de mollusques. L’Université du Texas a réalisé une structure composite dont les fibres sont positionnées de manière hélicoïdale. Les tests montrent qu’ils permettent une augmentation de la vitesse limite balistique de 40%. Fabriquées à la main, les pièces de test ne dépassent pas 30 cm de côté mais l’impression 3D pourrait en augmenter la taille.

Autres applications encore citées par le cabinet de conseil : la fabrication d’une structure flottante d’éolienne offshore, qui s’appuie sur une base de données de près de 90 000 structures naturelles de planctons ; la fabrication d’aiguilles qui s’inspirent de la trompe du moustique pour ne pas faire mal ; ou encore, un domaine encore très prospectif, la fabrication de matériaux dont il est possible de moduler ou sélectionner les propriétés.

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