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The silent emergence of complexity in 3D printing

L’émergence silencieuse de la complexité en impression 3D


Article de revue

Jean-Claude André LRGP UMR 7274 CNRS-UL



Published on 4 March 2020   DOI : 10.21494/ISTE.OP.2020.0496

Abstract

Résumé

Keywords

Mots-clés

Invented in 1984 in a few days, the concept of additive manufacturing has been developed quickly enough to reach a global market of around 40 billion €/year with a 20% annual growth rate. Although the first technology was the space resolved polymerization of resins induced by light, other manufacturing methods have emerged since this founding date allowing the realization of objects in multiple materials. From the first proofs of concept, incremental mono-disciplinary improvements have been made leading to the current success. Today, other application spaces are emerging by exploiting the ability of certain materials to change their shape (and functionality) in the presence of a stimulation. This is how two sister technologies, 4D printing and bio-printing, were born with potential markets of several trillion €/year. But, for these transitions to be as successful as expected, we must accept to explore complication (4D) and complexity (Bio-printing). This observation therefore imposes an epistemological reflection into which scientists should deeply involve, in order to find ways of progress that avoid confining ourselves to an “autistic conduct” with an accumulation of proof of concepts. This article provides reminders on the theme of additive manufacturing, but above all it attempts to show how complexity has silently entered the dynamics of research on the theme, itself limited by the small number of researchers and by the classical difficulty of treating inverse problems and teleological approaches in research.

Inventé en 1984 en quelques jours, le concept de fabrication additive s’est développé assez rapidement pour atteindre un marché de l’ordre de 40 Milliards €/an avec un taux d’augmentation annuel de 20%. Si la première technologie a été la polymérisation résolue dans l’espace de résines induite par de la lumière, d’autres modes de fabrication ont vu le jour depuis cette date fondatrice permettant la réalisation d’objets dans de multiples matières. A partir des premières preuves de concept, des améliorations incrémentales mono-disciplinaires ont été menées conduisant au succès actuel. Aujourd’hui d’autres espaces applicatifs se dessinent en exploitant l’aptitude de certains matériaux à changer de forme (et de fonctionnalité) en présence d’une stimulation. C’est ainsi que sont nées deux technologies soeurs, l’impression 4D et le bio-printing avec des marchés potentiels de l’ordre de plusieurs milliers de milliards €/an. Mais, pour que ces transitions aient le succès espéré, il faut accepter d’explorer le compliqué (4D) et le complexe (Bio-printing). Ce constat impose donc une réflexion épistémologique à laquelle les scientifiques doivent impérativement s’intéresser pour tenter de trouver des voies de progrès si l’on veut éviter de se cantonner dans son « quant-à-soi » avec une accumulation de preuves de concepts. Le présent article fait des rappels sur le thème de la fabrication additive, mais surtout tente de montrer comment la complexité s’est introduite silencieusement dans la dynamique de recherche sur le thème, elle-même limitée par une faiblesse numérique de chercheurs et par la difficulté ordinaire des traitements de problèmes inverses et des approches téléologiques en recherche.

Additive manufacturing 3D volume printing 4D printing bio-printing technological breakthrough attractiveness complexity interdisciplinarity convergence

Fabrication additive impression 3D volumique impression 4D bio-printing rupture technologique attractivité complexité interdisciplinarité convergence