News Mercredi 27 avril 2022 - 22:01

La fabrication additive dans les industries créatives

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La créativité décrit, de manière générale, la capacité d'un individu ou d'un groupe à imaginer ou construire un concept neuf, un objet nouveau, ou à découvrir une solution originale à un problème. Si toutes les industries sont (plus ou moins) créatives, l’« industrie créative » englobe principalement les activités de production culturelle ou artistique. Des activités auxquelles la fabrication additive a apporté sa touche d’innovation.

Depuis plus de 20 ans, la fabrication additive aide les concepteurs créatifs, les médecins et les ingénieurs à concevoir des produits personnalisés, des outils sur mesure, des composants à géométrie complexe..., de nombreuses pièces impossibles à fabriquer avec les technologies traditionnelles. Les technologies additives et les pièces 3D ont trouvé leurs modèles économiques. Ainsi, les entrepreneurs et les industriels veulent concevoir et produire leurs pièces rapidement. Ils souhaitent que celles-ci soient légères, mais aussi solides et durables. Ils aiment que leurs pièces soient personnalisées.

Toutes ces innovations sont rendues possibles grâce à la fabrication additive. Les exemples sont presque infinis. Les structures trabéculaires personnalisées favorisent la croissance osseuse dans les prothèses de hanche, de genou, d’épaule ou encore de cheville, ainsi que dans les implants rachidiens. Le polyétheréthercétone (PEEK), un polymère spécial hautement résistant, remplace le titane pour des cages chirurgicales. Les structures poreuses ne peuvent être produites sans la fabrication additive. Dans les systèmes de refroidissement de précision, la répartition de la température et la dissipation thermique associée ont été sensiblement plus homogénéisées. Des charnières sont spécialement conçues pour être produites avec la fabrication additive en une seule pièce, sans assemblage, conservant la forme et la fonction d'une charnière classique. Il y a aussi les conceptions d’antennes innovantes avec des structures complexes, les pièces topologiquement optimisées. La créativité offerte par la fabrication additive, appliquée aux principales industries comme la santé, l’aéronautique ou encore l’automobile, a déjà fait ses preuves. Qu’en est-il des industries créatives ?

Du cinéma au théâtre, de la publicité à l'art, de l'architecture au bâtiment, de l'alimentation à la mode, des biens de consommation aux jouets, la fabrication additive ne semble pas se limiter à des secteurs particuliers. Nous avons régulièrement traité, dans A3DM Magazine, des industries porteuses des technologies d’impression 3D, et notamment de l’aérospatiale, de l’automobile et du médical. Mais les industries dites « créatives » sont également friandes de nouvelles technologies, notamment lorsque celles-ci peuvent révolutionner le secteur. Les industries créatives sont définies par l’Unesco comme étant des industries qui touchent à la fois la création, la production et la commercialisation de contenus créatifs de nature culturelle et immatérielle. Les contenus sont généralement protégés par des droits d'auteur et ils peuvent s’apparenter à un bien ou à un service.

La fabrication additive monte sur scène

La France, les États-Unis et le Royaume-Uni ont joué différents rôles dans l’invention et le développement du cinéma. Nous pouvons, entre autres, citer Émile Reynaud et les frères Lumière, qui ont développé les efforts de Thomas Edison et de William Kennedy Laurie Dickson, ou encore Georges Méliès. Le cinéma fait rêver ! Surtout lorsqu'il s'agit de représenter à l'écran l’innovation et les inventions de créateurs de génie, comme dans le film Le Voyage dans la Lune de Georges Méliès, sorti en 1902, avec de gros télescopes, un vaisseau spatial en forme de grosse balle ou les paysages lunaires. Ce film a pu être réalisé grâce aux artisans qui ont travaillé des jours pour imaginer et concevoir les instruments et décors nécessaires en bois, en carton ou encore en métal. Et si, à cette époque, ces ingénieurs avaient eu accès à la fabrication additive ?

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Ce n'est que quelques années plus tard qu'une immense scénographie apparaît. Bien que le terme « kolossal » soit un mélange de langue française et allemande, c’est à Turin, en Italie, que l'historique « Cabiria » a eu lieu. Cabiria est un film réalisé en 1914 par Giovanni Pastrone, basé sur le roman Carthage en flammes d'Emilio Salgari. Œuvre majeure de l'histoire du cinéma, il se caractérise par l'ampleur de ses décors (voir photo ci-contre) et par une scénographie reproduisant les intérieurs des palais d'Asdrubal et de Siface, les extérieurs des murs de Cirta et le temple de Moloch. À cette époque, les décors étaient construits en papier mâché, en plâtre, en bois ou en métal. Et aujourd’hui, qu’en serait-il ?

Il est intéressant de noter que la fabrication additive s'est développée au même moment que la réalité virtuelle. Le cinéma est un secteur particulier où le virtuel, les effets spéciaux et la réalité se mêlent et se confondent. Toutefois, dans de nombreux cas, il est encore possible de distinguer le réel du virtuel. Malgré ou grâce aux technologies numériques, l’impression 3D a donc su s’imposer au sein du monde du cinéma. Elle joue maintenant un rôle clé en remplaçant les moulages ou les moules en plâtre (largement utilisés jusqu'aux années 1990) par des maquettes en polymères ou en résines. C’est également le cas dans la création des costumes comme ceux de « Black Panther », dans le film de super-héros du même nom, basé sur les Marvel Comics et distribué par Walt Disney Studios Motion Pictures. En 2019, Black Panther a remporté l'Oscar de la meilleure conception de costumes pour le travail incroyable de Ruth Carter qui a utilisé la fabrication additive pour créer le look de la reine Ramonda, mélange de culture africaine traditionnelle et de design high-tech. La France aussi possède ses talents cinéastes et touche-à-tout. Dark Cell, une série de science-fiction à venir, écrite et réalisée par Jean-Michel Tari, raconte l’histoire de deux détenus d’une prison orbitale. Pour réaliser ce huis clos, Jean-Michel Tari a imprimé une grande partie de ses décors et des accessoires (lire l’encadré).

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En 2019, Black Panther a remporté l’Oscar de la meilleure conception de costumes pour le travail incroyable de Ruth Carter qui a utilisé la fabrication additive.

Les films d'animation connaissent également une forte application des technologies de fabrication additive. Par exemple, Laika Entertainment est un studio d'animation américain connu pour ses longs métrages : Coraline (2009), L'Étrange Pouvoir de Norman (2012), Les Boxtrolls (2014), Kubo et l'Armure magique (2016) ou Monsieur Link(2019). La société utilise l'impression 3D pour créer ses personnages animés, transformant l’art séculaire de l'animation en stop-motion. Elle utilise une machine Stratasys J750 PolyJet afin d’imprimer des pièces en couleur et en texture. Pour Missing Link, la société d’animation a imprimé en 3D plus de 300 000 pièces sur l’imprimante 3D Stratasys, allant des expressions faciales des personnages à de nombreux éléments de décor (voir la photo ci-contre). Il en résulte des pièces avec un aspect, une sensation et un fonctionnement inégalés.

La fabrication additive s’affiche

Dans le domaine du marketing, la fabrication additive permet de traduire plus facilement des idées et des concepts en réalité. La technologie offre un outil puissant et innovant pour le secteur du marketing, allant du prototypage au lancement de produit, en passant par le packaging. Un exemple original est celui réalisé par Coca-Cola Israël qui, à l’occasion du lancement de ses nouvelles mini-bouteilles, a imaginé le concours « Coca-Cola Mini Me 3D Printing ». Àl'aide d'une application mobile, les clients de Coca-Cola ont eu la possibilité de concevoir des modèles numériques 3D d'eux-mêmes dont ils devaient prendre soin – les nourrir, les habiller... –, comme dans le jeu Tamagotchi. Les gagnants ont été récompensés par un voyage à l'usine Coca-Cola, où ils ont pu imprimer en 3D leurs personnages.

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Autre création marketing, en 2019, le constructeur automobile Volkswagen a lancé la campagne « The Polo Principle » au Danemark. Les participants pouvaient imaginer un modèle de voiture original qu’ils partageaient sur un site Internet. Quarante conceptions ont été imprimées en 3D et exposées à Copenhague par le constructeur automobile. Par la suite, les gagnants ont eu la chance de ramener leur mini-voiture à la maison, et une vraie voiture Polo a été imaginée à partir de l'une des idées des candidats.

Enfin, nous citerons l’idée originale de la compagnie d'assurance DVV et de son service innovant appelé « Key Save ». La compagnie belge permet à ses clients de scanner leurs clés et de sauvegarder leurs données sur un serveur sécurisé. Ainsi, lorsqu'ils perdent leurs clés, ils peuvent importer les données sur une imprimante 3D et en créer de nouvelles.

La fabrication additive, tout un art

De plus en plus d’artistes utilisent la fabrication additive pour concevoir des chefs-d'œuvre uniques. En 2013, Gilles Azzaro a conçu son œuvre Next Industrial Revolution, qui est la matérialisation du discours du président américain Barack Obama lors de l’état de l’Union, en 2013, à Washington DC. Cette œuvre, entièrement réalisée en impression 3D au FabLab Artilect de Toulouse, a été dévoilée au 3D Printshow. Elle donne à voir, à entendre et surtout à réfléchir sur le discours du président : « L’impression 3D a le potentiel de révolutionner la manière dont nous fabriquons presque tout [...]. Notre priorité est de faire de l’Amérique un pôle d’attraction pour créer de nouveaux emplois et pour la fabrication. » Avec cette œuvre, Gilles Azzaro, devenu « sculpteur de voix », a réussi à rendre visible l’invisible. Une prouesse qui n’a pas échappé à la Maison-Blanche. L’artiste a été invité, le 18 juin 2014, dans le cadre de la première « Maker Faire White House » où l’œuvre a été exposée.

Les musées ainsi que de nombreuses autres institutions artistiques ont adopté l’impression 3D. La technologie leur permet notamment de reproduire des chefs-d'œuvre jusqu’au moindre détail, avec exactement la même texture de toile, les mêmes coups de pinceau, etc. L’outil est idéal pour éduquer le public, et les étudiants en art, à l’art mais aussi à la technologie.

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S’il est généralement interdit de toucher aux œuvres d’art, Scan the World vous offre la possibilité, et vous encourage même, à manipuler les sculptures et les objets les plus précieux de l'histoire de l’art. Le musée open source héberge une archive impressionnante de 18 000 scans numériques, dont des œuvres d’art comme le buste de Néfertiti, la quatrième porte de la forteresse de Vauban, Le Penseur de Rodin ou encore le David de Michel-Ange. Toutes ces œuvres sont disponibles en téléchargement et en impression 3D en quelques heures. Accessible par collection, par artiste ou même par lieu, Scan the World s'est récemment associé à Google Arts and Culture pour ajouter des milliers de pièces supplémentaires à la plateforme. En plus des détails techniques tels que les dimensions, la complexité ou le temps d'impression, chaque page partage des informations sur l’historique et l’emplacement d'un artefact. Si une grande partie de la collection se concentre sur l'art occidental, elle développe également deux sections présentant des œuvres d’Inde et de Chine. Scan the World appartient à My Mini Factory, la plus grande plateforme d’objets imprimés en 3D.

De nombreux artistes utilisent des modèles de travail avant de construire la pièce finale. Ici aussi, la fabrication additive apporte son aide en créant des modèles rapidement, à moindre coût et sur mesure, permettant aux artistes de visualiser leurs œuvres et d’améliorer leur conception originale. Enfin, la technologie d'impression 3D permet à des artistes qui ne sont peut-être pas formés à la sculpture d'utiliser leurs croquis et leurs conceptions numériques pour créer des sculptures 3D. Le logiciel d'impression numérique 3D permet également aux artistes de visualiser le résultat final et de résoudre tout problème de conception immédiatement, sans avoir à gaspiller de précieux matériaux.

Parmi les célèbres reproductions en impression 3D, la sculpture du David de Michel-Ange, présentée à l’Expo 2020 de Dubaï et réalisée par l’Université de Florence, en collaboration avec la société suédoise Hexagon, est la réplique la plus authentique de l’œuvre. Le « jumeau » du David, comme la copie a été surnommée, a été conçu grâce à un processus de numérisation complexe de l’original de Michel-Ange, qui a duré environ 40 heures. Chaque seconde, les instruments de numérisation ont mesuré jusqu’à 156 000 points sur la surface de la statue. Les scans ont ensuite été combinés à des algorithmes pour produire un modèle numérique tridimensionnel d'une résolution de 146 millièmes de millimètre. L’impression a été réalisée avec de fines couches d’un gel, qui se solidifient avec la lumière UV, en 14 pièces et 160 heures.

Nous pouvons encore citer les guitares ODD d'Olaf Diegel, professeur et praticien de la fabrication additive et du développement de produits, qui utilise la technologie de frittage sélectif par laser (SLS) et le matériau Duraform PA pour créer des corps de guitare avec des conceptions intrinsèques qui ne peuvent pas être fabriquées par des moyens traditionnels. Il y a aussi le Crania Anatomica Filigre de l’artiste Joshua Harker, qui a été le projet de sculpture le plus financé de l’histoire sur une plateforme Kickstarter et qui est maintenant considéré comme un point de repère pour l’impression 3D, présentant des formes de complexité organique. Les œuvres d’art nées avec la fabrication additive sont nombreuses, et nous n’avons pas fini d’être étonnés.

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Le Crania Anatomica Filigre de l’artiste Joshua Harker est maintenant considéré comme un point de repère pour l’impression 3D, présentant des formes de complexité organique.

La fabrication additive, de solides fondations

Pour terminer cet article, nous citerons l’utilisation de l'impression 3D dans le secteur de l’architecture. La technologie permet évidemment de créer rapidement un prototype ou une maquette tangible. Dans un secteur utilisateur des technologies numériques, l’impact d'un objet physique est plus efficace qu’une simple visualisation sur un écran d’ordinateur ou de tablette. Les modèles conceptuels peuvent être imprimés en un ou plusieurs exemplaires adaptés aux exigences des clients (presque) sans frais supplémentaires. Il est possible de représenter les zones environnantes, de modifier facilement l’échelle, ainsi que les structures et les styles à adapter aux différentes techniques de construction. Mais surtout, l’impression 3D est maintenant utilisée dans des projets de design d'intérieur, afin de créer des objets de décoration tels que des lampes, des panneaux, des sculptures... N’importe quel objet décoratif peut être modélisé et imprimé en 3D.

Vous pouvez retrouver de nombreux exemples de créations en fabrication additive sur le site d’A3DM Magazine, notamment dans nos dossiers sur les bijoux, la construction, etc.

Contenu Encadré

Un décor et des outils entièrement réalisés par impression 3D

À l’occasion de la deuxième émission Web TV Imprimez Votre Futur, nous recevions Jean-Michel Tari, réalisateur, notamment, du court métrage Troisième voie. Le réalisateur vient de tourner une série, Dark Cell, dans laquelle l’impression 3D a joué un rôle majeur. Dans cette série en huis clos, les personnages sont enfermés dans une cellule orbitale d’environ 13 m2. « 13 m2 d’impression 3D, de filaments, de PETG », explique le réalisateur.

L’histoire commence en 2019, lorsque Jean-Michel conçoit l'idée de Dark Cell. Il se renseigne alors pour construire des accessoires et des décors, et réalise des devis. Tous s'élèvent à des centaines de milliers d'euros, le prix habituel pour ce genre de réalisation dans l'industrie du cinéma. Fort de son expérience dans les entreprises technologiques, Jean-Michel Tari commence à réfléchir à d’autres solutions. L’impression de pièces anodines va, petit à petit, l’amener à imprimer une grande partie de ses accessoires, puis son décor. Ayant beaucoup d'expérience dans l'industrie des jeux vidéo, il réussit à concevoir tous les accessoires de Dark Cell dans Fusion 360, un logiciel de CAO professionnel créé par Autodesk. De cette façon, les modèles peuvent être utilisés en images de synthèse dès le départ, mais aussi facilement exportés en fichiers .stl et imprimés en 3D.

Au moment du tournage, plus de 1 200 heures d’impression, plus de 300 bobines et environ 1 km de filament seront nécessaires pour imprimer une grande partie des décors et des accessoires. Ce travail s’avère possible grâce au courage du réalisateur mais aussi de l’équipe d’Esquisse 3D. « Nos huit imprimantes Zortrax 3D ont fonctionné 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pendant deux mois. Nous avons pu le faire parce que les imprimantes étaient très fiables. Nous pouvions être certains de fabriquer tous les modèles avant la date limite. Et ce délai ne pouvait pas être déplacé car le studio, les acteurs et l'équipe de tournage étaient tous réservés pour une date fixe », explique Adrien, d’Esquisse 3D. Une partie des accessoires et des décors sont imprimés avec des filaments comme le Z-ABS ou le Z-PETG, afin qu’ils puissent résister à des impacts ou supporter des contraintes mécaniques. La qualité des impressions sur les machines Zortrax permet également de gagner beaucoup de temps de post-traitement. Selon Adrien, dans la plupart des cas, son équipe n'a pas eu besoin de poncer les modèles mais simplement de les peindre pour qu'ils ressemblent à des pièces métalliques. Un ponçage limité n'a été nécessaire que pour les modèles tels que les armes laser et autres accessoires destinés à être utilisés dans des plans rapprochés. Une création à voir bientôt !

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