alt=Une grenouille en plastique bleue est en cours de construction par une imprimante 3D.|vignette|Objet imprimé en 3D par une Ultimaker 2 Go. vignette|Imprimante 3D dans un fab lab béninois.
L'impression 3D ou fabrication additive regroupe les procédés de fabrication permettant de créer des pièces en volume par ajout de matière en couches successives. Elle s'oppose à la fabrication soustractive. Cette famille de procédés a commencé à se développer au début des années 1980 avec pour objectif principal de faciliter le prototypage rapide, puisque le coût de production est pratiquement indépendant de la quantité produite.
Les applications de l'impression 3D sont multiples. D'abord cantonnée au prototypage et aux visualisations pour l'architecture ou les études de design, elle se développe ensuite dans le domaine de l'appareillage et la prothèse. Les évolutions technologiques successives en ont fait une technologie plus mature qui est aujourd'hui utilisée dans des domaines aussi variés que l'industrie, l'aéronautique, la construction, l'armée, la bioimpression, la pharmacie, l'alimentation ou encore la mode (notamment par Iris van Herpen).....ASTM F2792-10 Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, copyright ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428 : astom.org..
Initialement réservée aux industriels du fait de son coût et sa difficulté de mise en place, l'impression 3D a connu une révolution dans les années 2000 à la suite des développements amorcés par le projet RepRap et l'expiration du brevet sur la technologie FDM (Fused Deposition Modelling).
De nos jours, l'impression de plusieurs matériaux est possible, selon le procédé utilisé. Les matériaux utilisés sont : le plastique (généralement PLA ou ABS.), la cire, le métal (aluminium, acier, titane, platine) The rise of additive manufacturing (the engineer co.uk)., le plâtre de Paris, les céramiques, le verre.. et même du béton.
Malgré les avancées majeures des années 2010, l'impression 3D domestique reste encore un hobby. S'il est désormais possible d'acquérir une imprimante 3D pour quelques centaines d'euros, celles-ci demandent encore une attention particulière et nécessitent d'être formé à son utilisation.
Historique, développements et prospectives upright=3|thumb|center|Une maquette de façade d'immeuble créée par impression tridimensionnelle, inspirée du Palais du Commerce de Paris.
Prémices L'imprimante 3D a d'abord relevé de la science-fiction (Arthur C. Clarke évoquait une « machine à répliquer » dans les années 1960, machine qui allait répliquer les objets comme on imprimait des livres, ce qui aurait un effet profondément positif sur la société : « l'humanité s'adaptera comme par le passé »BBC Horizon (1964) with Arthur C. Clarke (Part 2 of 2).) ou de la bande dessinée (en 1972, dans le dessin animé Tintin et le Lac aux requins, le professeur Tournesol invente une photocopieuse tridimensionnelle immédiatement convoitée par Rastapopoulos pour fabriquer des faux en dupliquant des œuvres d'art volées dans de grands musées).
Les premiers essais pour créer des objets solides avec des photopolymères (Dual Laser Approach) ont lieu aux États-unis à la fin des années 1960 au Battelle Memorial Institute.
A la même époque Wyn K. Swainson crée Formigraphic Engine Co et développe un procédé qu'il nomme photochemical machining..
A la fin des années 1970, les recherches de Dynell Electronics Corp sont les prémices du procédé LOM (Laminated Object Manufacturing)..
Mais les premiers essais véritablement prometteurs sont réalisés au Japon en 1980 par Hideo Kodama qui crée l’ancêtre de la stéréolithographie...
Historique Le , le sur la « fabrication additive » est déposé, par trois Français : Jean-Claude André, Olivier de Witte et Alain le Méhauté, pour le compte de la Compagnie industrielle des lasers (Cilas Alcatel)..
Trois semaines plus tard, l’américain Charles "Chuck" Hull brevète la technique de stéréolithographie (SLA pour StéréoLithographie Apparatus).. Il est également l'inventeur du format de fichier .stl, encore utilisé aujourd'hui pour échanger les fichiers 3D pour l'impression. Il est aussi le cofondateur de 3D Systems, l'un des géants de la fabrication d’imprimantes 3D.
Cette dernière lance fin 1988 la première imprimante 3D commerciale, la SLA-250..
En 1988, Carl Deckard crée le procédé SLS (Selective Laser Sintering) à l'Université du Texas à Austin..
En 1989 Scott Crump dépose le brevet du procédé FDM (Fused Deposition modeling) et fonde la compagnie Stratasys...
En 1993, la technologie Binder Jetting est développée par le MIT et commercialisée par Z Corporation..
En 1993, c'est aussi la création de la société Sanders Prototype.Inc, qui sera renommée Solidscape, introduisant le procédé de Material Jetting.
En 1996, la Fraunhofer-Gesellschaft développe le procédé SLM (Selective Laser Melting)...
En 2004, Adrian Bowyer crée le projet RepRap, premier projet open source d’imprimante 3D, et donne naissance à la culture maker..
En 2005 naît la première imprimante couleur haute définition (entreprise Z Corporation), utilisant la quadrichromie comme les imprimantes classiques, et des pigments liés par de la colle à une matière minérale..
En 2009, les brevets FDM (Fused Deposition Modelling) expirent, ouvrant la voie à un fort développement de cette technologie..
En 2014, les brevets du SLS (Selective Laser Sintering) expirent à leur tour..
En 2017, c'est le brevet du SLM (Selective Laser Melting) qui expire.
Évolution et enjeux Les premières imprimantes 3D apparaissent au début des années 2000. Cette technique utilise à ses débuts des résines, matériaux non propices à un usage intensif, et ne produit que des prototypes, parfois grandeur nature, son usage ultérieur reste un sujet de recherche et de débatL’impression 3D est-elle le moteur de la fabrication de demain ?, dans Le Monde du 7 mars 2012..
Depuis 2010, la précision de l'impression et les typologies de matériaux augmentent sans cesse et l'avenir promet des progrès techniques Voxel Fabbing, Nanosphere Lithography and Microspheres, Personal Portable 3D Printer and At Home Laser Cutting, sur le site nextbigfuture.com..
En 2015, de nombreux observateurs estiment que ces techniques prendront une part importante dans la nouvelle forme de production. Jeremy Rifkin pense qu'elle pourrait être un des éléments de son concept de troisième révolution industrielle Three Financial Reasons for a 3D Printer. de même que Chris Anderson, écrivain et journaliste américain, auteur de Makers: The New Industrial Revolution.
Lors de son discours sur l'état de l'Union en , Barack Obama a indiqué sa volonté pour que les États-Unis investissent dans la création de centres d'impression 3D dans le but de dynamiser l'innovation et de créer des emplois..
Son développement pourrait relocaliser la production dans les pays riches, étant donné que désormais la main-d'œuvre serait devenue obsolète..
Des objets de grande taille commencent à être produits par la technologie du Contour crafting. : Le Behrokh Khoshnevis, avec l'université de Californie du Sud et des financements de la Nasa et l'Institut Cal-Earth teste en 2014 une « imprimante 3D géante » avec comme projet de construire une maison en 24 heures..
L'imprimante est ici un robot qui projette du béton selon un plan stocké dans l'ordinateur qui le commande.
De tels robots pourraient construire, pour tout ou partie avec des matériaux prélevés sur place, des édifices civils et militaires, des pistes d’atterrissage, des routes, des hangars ou encore des murs anti-radiation ainsi que des structures éventuellement habitables sur la Lune, Mars ou d'autres environnements extraterrestres. Des tests sont faits dans un laboratoire de la NASA (D-RATS, situé dans le désert).
Ce procédé est ou a été testé à petite échelle (projet « maison du futur / Urban initiative policy » (2004)Behrokh Khoshnevi (2004) Urban initiative policy brief aout 2004, université de Californie du Sud.) et il est envisagé par des industriels depuis plusieurs annéesContour Crafting (CC) (http://www.contourcrafting.org/)..
Des robots capables d'imprimer des structures tridimensionnelles peuvent déjà construire un pont autoportant (de taille modeste) sans avoir besoin d’échafaudage et en « imprimant » eux-mêmes leurs propres structures de soutien qui peuvent devenir des pièces de l'architecture au fur et à mesure que son plan se matérialise.
Un premier projet a porté sur l'utilisation de sable comme matériau de baseThis 3D-Printing Robot Magically Created A Bridge Out Of Sand et vidéo. et mi-2015, une start-up néerlandaisesociété MX3D. a ainsi annoncé vouloir tester (mi-2017) la construction d'un pont piéton de au-dessus d'un canal d'Amsterdam, en s'appuyant sur la méthode dite . Dans ce cas les robots construiront le pont en projetant des petites quantités d'acier fondu, via des bras mobiles selon 6 axes, avec un gaz de soudage spécialement développé (par Air liquide)Vidéo MX3D to 3D print a steel bridge in Amsterdam, YouTube, 2015.MX3D will use multi-axis industrial robots to 3D print the bridge at Amsterdam, YouTube, 12 juin 2015..
thumb|Imprimante 3D béton En 2014, en Chine, 10 petites maisons ont été préfabriquées au moyen d'une imprimante géante à Shanghai en 24 heures par WinSun ; La même entreprise a réussi, en 2015, à imprimer en 3D un immeuble de 5 étages à Suzhou, en Chine.En France un premier bâtiment (pavillon) a été imprimé en sur le campus Dassault Systèmes de Vélizy (78), puis un poteau de de haut (cour d'école d'Aix-en-Provence) avant que Bouygues Construction teste à Nantes un bâtiment de pour du logement social, en lien avec l'Université de Nantes, le CNRS, l'École Centrale de Nantes, l'Inria et l'IMT Atlantique (un coffrage de polyuréthane isolant est imprimé et reçoit ensuite du béton) pendant que « Maisons France Confort » testait également une technique d'impression de béton fibré avec une start-up (XtreeE), sur trois poteaux porteurs et une paroi interne..
À partir des années 2010, l'impression 3D se développe grâce à la maîtrise de nouveaux matériaux et sort du champ exclusif du prototypage.
L'industrie dentaire et la bijouterie de luxe utilisent cependant déjà l'impression 3D avec succès pour la réalisation de pièces finales, tout comme les industries aérospatiale, automobile et cinématographique. Certains utilisateurs d'imprimantes 3D personnelles ou de services d'impression 3D en ligne utilisent aussi déjà quotidiennement des objets imprimés en 3DMathilde Berchon, L'impression 3D, Éditions Eyrolles, juillet 2013..
Débuté en , le projet Amaze de l'Agence spatiale européenne vise à permettre l'impression en 3D, de manière industrielle, de pièces exploitables dans l'aérospatial ainsi que d'autres domaines à fortes contraintesArticle sur le site de l'Agence spatiale européenne, consulté le 15 octobre 2013.– L’impression 3D entre dans « l’âge du fer », Le Monde, 15 octobre 2013..
Par ailleurs, à Amsterdam, un pont imprimé en 3D est mis en service en 2021, pour relier deux berges d'un canal large de Le pont imprimé en 3D métal par MX3D est enfin installé dans le centre d’Amsterdam 3D Natives, consulté le 15 avril 2025..
Caractéristiques
vignette|Exemple d'une imprimante 3 dimension RepRap (contraction de l'anglais Replication Rapid prototyper : Concepteur de réplication rapide) version « Mendel » vignette|une Reprap version « Huxley » a imprimé plusieurs objets en 3D
En 2012, le marché mondial de l'impression 3D a atteint milliards de dollars avec une croissance annuelle de 30 %« Imprimante 3D, la révolution industrielle », Delphine Cuny, La Tribune (France), , 5 juillet 2013, ..
En 2013, les techniques d'impression 3D permettent d'imprimer aisément des matériaux avec les caractéristiques suivantes : conducteurs électriques et isolants, résistants électriques ; transparents, translucides ou opaques ; rigides ou souples, élastiques ou cassants ;