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Guide Impression 3D

Le glossaire de l’impression 3D : 2e partie (de O à Z)

Voici la seconde partie des principaux termes utilisés dans la fabrication numérique et l’impression 3D alimentaire sous la forme d’un glossaire.

Lettre O 

Objet 3D : c’est à la fois une façon de parler du contenu d’un fichier 3D et le nom d’un format de fichier. Un objet 3D est un maillage de polygones définissant des surfaces dans les trois dimensions. Le format de fichier Objet 3D se dit sous le raccourci de son extension .OBJ. Il s’utilise pour l’échange de fichier, tout comme le format STL.

Open Source : Un logiciel en Open Source est un logiciel dont les codes de programmes (les « sources ») sont publiques. Ainsi, chacun des utilisateurs aura la liberté de l’utiliser gratuitement, d’en modifier le code source, d’en redistribuer des copies et d’en publier les améliorations. L’open source existe également pour le hardware, le projet le plus connu en impression 3D étant celui de RepRap. De nombreux fichiers 3D sont également disponibles en accès libre, on parle alors de licence Creative Commons. 

Organisme vivant : l’impression 3D d’organismes vivants est le sujet des développements effectués par les acteurs du bioprinting ou bio-impression. Une des applications directes pour l’alimentaire se trouve dans les projets d’imprimer de la viande en 3D.

Lettre P

Pancake : Plusieurs imprimantes 3D réalisent des pancakes avec des formes variées. On peut les trouver dans les maker faire, les fablabs ou dans le cadre de projets étudiants. Une société a commercialisé une machine, il s’agit de la Pancakebot.

Pasta : L’université néerlandaise TNO a développé une machine pour la production de pâtes imprimées en 3D pour le compte de Barilla. Cela a donné lieu à un concours de forme. (service de livraison de pâtes imprimées en 3D disponible depuis 2020). 

Pâte : Les imprimantes 3D commercialisés actuellement fonctionnent principalement sur l’extrusion d’une pâte grâce à une seringue et un système de poussée. Cela se rapproche de la technologie FDM. Imprimer professionnellement une pâte alimentaire nécessite de relever de nombreux défis. Contrler la viscosité, la rétention d’eau et la prolifération microbienne, pour n’en citer que quelques uns !  

Personnalisation : La personnalisation est l’un des grands bénéfices de la fabrication numérique en général et de l’impression 3D en particulier. En effet, cela revient quasiment au même prix de fabriquer une ou cent pièces. Comme on ne crée pas de moule, il est très facile de modifier légèrement le fichier pour intégrer^une personnalisation. Par exemple : un message comme un prénom ou bien une image. 

Piston : C’est une pièce mécanique qui coulisse dans une chambre afin d’en modifier le volume. Le piston s’utilise dans les imprimantes à dépôt de pâte afin de permettre l’extrusion du matériau. C’est le cas pour les imprimantes 3D alimentaires ou les imprimantes céramique. Le piston s’actionne par une vis ou bien par air comprimé.

Pizza imprimée en 3D : L’imprimante à pizza s’est développée en 2013 dans le cadre d’un projet de la NASA. L’objectif était de nourrir les astronautes de la station spatiale internationale ISIS. L’ingénieur à l’origine du projet a ensuite lancer la compagnie Beehex pour la commercialiser. 

Plateau d’impression : Le plateau ou lit d’impression désigne la surface plate de l’imprimante 3D sur laquelle l’objet repose durant l’impression en 3D. Selon la technologie utilisée, le plateau peut être fixe ou bien mobile (technologies à poudre ou Polyjet). Dans ce dernier cas, la précision de mouvement du lit d’imprimante détermine l’épaisseur des couches de l’objet. Plus les couches sont fines, plus les parties ou surfaces incurvées apparaîtront lisses. La plupart des imprimantes 3D d’aliments existantes fonctionnent avec un plateau fixe. Elles se basent sur la technologie FDM. Certaines imprimantes 3D alimentaires proposent un plateau d’impression facilement amovible.  Il est facile ensuite cuire ou congeler simplement l’objet 3D sans avoir besoin de le décoller. D’autres fonctionnent avec un plateau chauffant ou bien un plateau réfrigérant.

PLA Alimentaire : Le PLA ou Polylactic acid (Acide polylactique) est une matière plastique d’origine végétale, utilisant communément de l’amidon de maïs comme matière première. Elle est la principale matière première d’origine naturelle utilisée en impression 3D. En alimentaire, ce matériau s’utilise pour fabriquer des emballages en substitution des plastiques issus d’énergie fossile (biosourcé et plus facilement dégradable). Le PLA s’utilise en impression 3D avec la technologie FDM (dépot de fil). Avec l’ABS, il est un des matériaux standards pour cette technologie. Tous les PLA sont disponibles en impression 3D. (Cependant pas garantis pour le contact alimentaire). 

Polyamide : Le polyamide est un plastique. Il s’utilise souvent dans l’impression 3D notamment par les technologies de Frittage Laser et Multijet Fusion (HP). C’est un matériau présentant de bonnes propriétés mécaniques qui permet de fabriquer des pièces combinant une bonne résistance à l’effort avec une grande qualité des détails. Appelé également le nylon (certifié pour le contact alimentaire), il permet donc la création directe de moule. Il se nettoie facilement à l’eau savonneuse (voire au lave-vaisselle). L’inconvénient des objets 3D imprimés en polyamide est qu’ils sont légèrement poreux.

Polyjet : Polyjet est une technologie d’impression 3D développée et brevetée par la société israélienne Objet. Le procédé utilise les UV pour solidifier une résine polymère déposée goutte à goutte par la tête d’impression, un peu comme pour les imprimantes à jet d’encre. Pas pour le moment adaptée dans le monde alimentaire, on peut cependant souligner que le procédé Foodjet (qui consiste à déposer des gouttelettes de matériau alimentaire) s’en rapproche le plus.

Précision d’impression : la précision d’impression renvoie à la résolution de l’imprimante 3D.

Production : beaucoup de gens pensent que la fabrication numérique est une technique de prototypage et non de production. C’est vraiment très faux. Beaucoup d’industries utilisent l’impression 3D pour des pièces fonctionnelles : dans l’aéronautique, dans le médical, dans l’optique ou le dentaire. En fait, vous utilisez des objets faits à partir d’impressions 3D sans même le savoir. Ce n’est pas encore le cas pour le secteur alimentaire et notre ambition est de changer cela. 

Projection de liant : La projection de liant (Binder Jetting ou Inkjet Power Printing) est un procédé de fabrication additive. Elle s’utilise couramment pour créer des impressions 3D alimentaires. La première étape consiste à déposer une fine couche de poudre sur une plateforme de fabrication. Dans un second temps, la tête d’impression applique un liant liquide sur la poudre, créant ainsi une couche solide de matériau. Puis, la plate-forme d’impression descend légèrement pour permettre l’ajout d’une nouvelle couche de poudre. Couche après couche, le procédé se répéte jusqu’à la création de l’objet 3D. Cette technologie s’adapte pour l’impression 3D de pièces en sucre, ce qui conduira 3D Systems à racheter Sugar Lab en 2013.

Prototypage rapide : Le Prototypage rapide est la fabrication rapide de modèles et de prototypes d’après des modèles CAO d’objets 3D, dans un temps plus court et avec des techniques de fabrication différentes de celles utilisées au cours de la production. Il arrive également de changer le matériau prévu pour le prototype. Mais d’utiliser un matériau dont les caractéristiques techniques sont proches. Historiquement, le prototypage rapide et la maquette ont été la première application business de l’impression 3D. Heureusement, dans l’impression 3D alimentaire il y a un consensus pour en faire une technique de production.   

Lettre R

Recharge : plusieurs imprimantes 3D à dépôt de pâtes fonctionne avec des cartouches prêtes à l’emploi. Vous pouvez ainsi facilement insérer une recharge dans la seringue pour continuer vos impressions 3D. L’avantage est que vous obtenez toujours le même résultat. L’inconvénient c’est que vous ne maîtrisez pas exactement ce que vous manger. 

Recherche : il suffit de suivre le nombre d’articles scientifiques publiés pour comprendre que beaucoup de chercheurs travaillent sur l’impression 3D alimentaire. Et nous leur disons merci ! L’explication est simple. Nous sommes nombreux à penser que les technologies de fabrication numérique sont l’une des solutions pour relever les défis alimentaires de demain. Offrir à chacun des plats personnalisés en fonction de ses besoins, réduire le gaspillage, consommer mieux en mangeant moins pour enfin nourrir toute la planète… toutes les solutions ne peuvent venir de la technologie mais les innovations techniques peuvent y contribuer.

Recyclage : L’impression 3D permet-elle de proposer des plats attractifs réalisés à partir de déchets alimentaires ? C’est le projet réussi de Upprinting, une start-up néerlandaise montée par deux étudiantes en design. Consommer moins de matière est un des avantages de l’impression 3D car cette technique travaille de manière additive. Imprimer uniquement des matériaux recyclés nécessite souvent de faire le tri et de bien vérifier la prolifération microbienne quand il s’agit de nourriture.

RepRap : Fondé en 2005, RepRap est un projet d’origine britannique dont le nom vient de la contraction anglaise « Replication Rapid prototyper » (concepteur de réplication rapide). Ce projet a pour objectif de créer une imprimante 3D auto-réplicative (qui peut elle-même se « réimprimer » de manière autonome) et libre. Il existe de nombreuses RepRap de part le monde. Et dans le cadre de challenges étudiants , elles s’adaptent pour ce type d’impression. 

Résolution d’impression : La résolution d’impression 3D correspond au niveau de définition d’un objet 3D si on le compare avec le fichier 3D. Autrement dit la résolution c’est le degré de perte des détails de la géométrie fabriquée par rapport à son modèle originel. Plusieurs facteurs influencent la résolution pendant le processus de fabrication additive : l’épaisseur de couche (résolution en Z) et le diamètre de la buse d’impression (résolution en XY). La qualité de la résolution est un des défis de 2019 pour l’impression 3D de nourriture. 

Restaurant : Il existe malheureusement peu de restaurants et de pâtisserie utilisant l’impression 3D. Plusieurs chefs utilisent la fabrication additive pour concevoir et fabriquer des moules mais très peu d’endroits proposent des plats imprimés en 3D. 

Lettre S

Sécurité alimentaire : quand on travaille avec la nourriture, on doit respecter de nombreuses règles d’hygiène pour garantir la sécurité alimentaire. Les aliments sont des milieux nutritifs pour tous les micro-organismes qui nous entourent et il est important d’éviter toute prolifération microbienne. Une imprimante 3D alimentaire doit être très facilement nettoyable et les aliments doivent être en contact avec le minimum de composants. Par exemple la graisse utilisée pour les moteurs ne doit pas se retrouver dans votre dessert…

Seringue : La seringue est un tube muni d’un piston. Elle permet l’administration de petites doses d’un liquide au travers d’une aiguille. Elles s’utilisent principalement dans le milieu médical. Les imprimantes 3D à dépôt de pâte fonctionnent souvent avec des seringues car on en trouve facilement pour la cuisine. Elles sont en plastique ou en inox. Le matériau alimentaire est se chauffe dans la seringue. Ensuite, le matériau s’extrude sur le plateau. 

Service : Un service d’impression 3D est la mise à disposition d’imprimantes 3D partagées à destination de plusieurs clients. Ainsi chacun paie à la pièce plutôt que de devoir acquérir le matériel par soi-même. Il existe de nombreux services à travers le monde. Certains se basent sur des imprimantes professionnelles comme Sculpteo. Il existe également des marketplaces d’imprimantes personnelles comme ce fut le cas à l’origine pour 3DHubs. Dans le domaine alimentaire, il existe encore peu de services, on peut citer 3dfoodlab pour le chocolat ou BluRapsody pour la pasta.

Silicone alimentaire : Le silicone s’utilise couramment dans l’industrie alimentaire et dans la pâtisserie notamment pour la fabrication de moule. Il présente l’avantage de supporter les basses et les très hautes températures et d’être inerte en contact avec les aliments. Il existe des imprimantes à silicone et certaines peuvent imprimer du silicone alimentaire mais sur de toutes petites échelles. On ne peut pas encore facilement imprimer son moule de gateau d’anniversaire personnalisé. Aujourd’hui, il est plus économique et rapide d’imprimer un master et de s’en servir pour couler un moule.

Slicer : Le slicer est le logiciel qui permet de transformer un fichier 3D en une suite d’instructions pour la machine à commande numérique. Il transforme le volume 3D en une succession de couches 2D. Les directions des mouvements, leur vitesse et la force d’extrusion se calculent en fonction de nombreux paramètres qui sont liés au matériau, aux fonctionnalités du plateau et à la technologie d’impression. 

SLS : SLS est l’acronyme de Selective Laser Sintering, en français Frittage laser sélectif. Il s’agit d’une technique d’impression 3D sur poudre utilisant un laser. Le laser vient chauffer de fines particules de matériau qui fondent et s’agglomèrent sur une certaine épaisseur, permettant ainsi de créer l’Objet 3D couche à couche. Il s’utilisent couramment pour l’impression de pièces en plastique, en métal, en céramique. L’université de Columbia a annoncé à la fin de l’année 2018 avoir déposé des brevets pour l’impression 3D d’aliments en utilisant un laser. Le laser s’utilise principalement pour la cuisson des aliments après l’extrusion des matériaux par la tête d’impression. 

STL : STL est l’acronyme de Standard Tesselation Language, et il est l’un des formats de fichier 3D les plus couramment utilisés (avec l’OBJ) pour exporter un fichier 3D imprimable . Il consiste à décrire les surfaces des mailles à l’aide de caractéristiques géométriques. 

Sucre imprimé en 3d : Plusieurs projets de recherche et de nombreux makers ont travaillé sur l’impression 3D de sucre. Exemple, Candyfab racheté par la suite par 3Dsystems. La grande majorité de ces imprimantes fonctionnent avec la technique du binder jetting (projection d’eau) afin de solidifier du sucre. Sur le forum Reprap vous pouvez trouver de nombreuses recettes. 

Supports : Les supports sont des structures permettant de soutenir des sections d’un objet 3D qui seraient en porte-à-faux. Ils s’utilisent couramment pour plusieurs technologies d’impression 3D (FDM, Polyjet, DMLS) afin de prévenir les déformations d’un objet avant sa solidification ou son refroidissement complet. Le support s’effectue dans le même matériau avec une autre densité, ou bien dans un matériau légèrement différent. Les supports sont parfois nécessaires. Mais ils posent souvent des problèmes quand on les enlève. Ils peuvent laisser des marque sur la pièce ou sans nécessiter de longues opérations manuelles.  

Lettre T

Température : La température est l’un des facteurs les plus importants pour transformer la texture et le goût des aliments. Quand on imprime en 3D de la nourriture, il est primordial de contrôler la température. Dans de nombreuses imprimantes on chauffe le matériau de telle façon à la rendre liquide et lorsqu’il sort de la tête d’impression il se rigidifie grâce à la température ambiante (refroidissement ou bien cuisson). La température favorise le développement des micro-organismes et souvent il vaut mieux éviter de chauffer trop longtemps à basse température, sauf dans le cas où le matériau est sous vide.

Tête d’impression : La tête d’impression 3D est une pièce stratégique de l’imprimante 3D. Elle permet l’éjection d’un matériau sous une forme liquide ou semi-liquide afin de le déposer par couches successives afin de construire l’objet 3D. Il peut s’agir du matériau définitif ou bien d’un liant qui permet de solidifier partiellement le lit de poudre afin de réaliser la forme prévue. Il existe de grandes similarités entre les têtes d’impression des imprimantes 3D et celles que nous connaissons sur les imprimantes à jet d’encre et les problèmes d’entretien / désencrassage sont similaires. Dans le cas de l’impression 3D alimentaire, on peut également comparer la tête d’impression aux buses des machines d’extrusions professionnelles telles que les dresseuses ou les doseuses. La facilité de nettoyage et de desinfection des têtes d’impression 3D alimentaire est un critère de qualité important.  

Texture : Dans le monde de la modélisation 3D, une texture est une image appliquée à un modèle 3D, et ces données s’utilisent pour l’impression 3D de couleur. Dans l’alimentation, la texture est l’une des qualités organoleptiques des produits alimentaires. Le respect de la texture voulue est donc un des défis techniques de l’impression 3D alimentaire. Aujourd’hui il n’existe pas de fichier 3D intégrant à proprement parler la notion de texture. On peut cependant estimer, qu’elle se contient dans les coordonnées géométriques de l’objet (puisque cela définit l’espace entre les points où le matériau se dépose). La technique du Binder Jetting (Sugarjet) permet l’impression 3D alimentaire de couleur . On estime donc que cette imprimante fait de la texture X de la texture, de la texture au carré donc !  

Thermoformeuse : La thermoformeuse est une machine permettant de conformer une plaque de plastique préalablement chauffée en l’aspirant contre une forme (appelée moule ou poinçon). Cette technologie s’emploie pour les blisters d’emballages, les pots de yaourts ou les capôts de machines ou de robots. En pâtisserie, on l’utilise régulièrement pour réaliser des moules à chocolat. On imprime en 3D le poinçon, la forme dans un plastique ou une résine résistante à une haute température.

Lettre U

Université : L’impression 3D a démarré dans les universités, et le secteur de l’impression 3D alimentaire est également un sujet de recherche de prédilection pour le monde académique ! Les labos de recherche des universités d’agronomie ou bien les départements de mécanique et de chimie des universités sont les principaux producteurs de brevet, et ce sur tous les continents ! Pour en savoir plus, vous pouvez lire notre article sur l’histoire et les origines de l’impression 3D alimentaire. 

Usinage : Les machines d’usinage font partie de la grande famille des outils à commande numérique, tout comme l’impression 3D. A la différence de la fabrication additive, l’usinage  consiste à fabriquer en retirant de la matière (par exemple le perçage, le fraisage et le tournage). Ces techniques s’emploient sur à peu près tous les types de matériaux, et elles s’utilisent par certains pâtissiers comme une aide à leur travail manuel. Nous avons eu par exemple l’occasion de voir des pièces en meringue retravaillées à la Dremmel. 

Lettre V

Vernis alimentaire pour impression 3D : les matériaux imprimés en 3D sont-ils aptes au contact alimentaire ? Vaste sujet, car cela dépend à la fois du matériau imprimé et des conditions de fabrication. Si vous imprimez une pièce dans un garage poussiéreux et sale, vous n’avez pas forcément envie de la mettre directement dans votre bouche de votre bébé… Une solution consiste à recouvrir les pièces d’un vernis alimentaire, en respectant des conditions d’hygiène stricte. Ainsi vous pouvez avoir une plus grande variété de matériau et donc un plus grand choix en terme de résistance et de souplesse.

Viande imprimée en 3D : la viande de synthèse imprimée en 3D suscite beaucoup d’intérêts. Cette technologie pourrait éviter de tuer des animaux pour nourrir les humains et rendre la production de viande plus écologique. Les start-ups comme Modern Meadow aux Etats-Unis, Aleph Farms et Redefine Meat en Israël ou Novameat en Espagne réalisent des grosses levées d’argent dans le monde de la foodtech. Les start-ups travaillant sur les produits de viande végétale (alt-meat) telle que Beyond Meat ou bien Impossible Foods travaillent aussi sur l’impression 3D. Elles l’envisagent comme une solution de production permettant de se rapprocher de la texture de la viande. 

Vitesse d’impression 3D : On calcule la vitesse d’impression 3D en divisant la hauteur de matériau fabriqué (ou la hauteur de couches construites) pour une durée déterminée pour un fichier 3D donné. Elle est très variable suivant la technologie d’impression, le matériau et la résolution d’impression. Augmenter la vitesse d’impression 3D est un des principaux défis de fabrication des imprimantes 3D en général. Cela rejoint les problématiques de cadence de production. Dans le cas de l’impression 3D alimentaire, il est intéressant de comparer la vitesse d’impression 3D avec le travail manuel, effectué par exemple par un pâtissier professionnel. 

Volume d’impression 3D : Le volume d’impression 3D détermine la taille maximum des objets imprimés. Il dépend à la fois de la surface du plateau (ou bien du lit de poudre) et de la hauteur maximale d’impression. Une des complexités techniques de la fabrication additive consiste à obtenir le maximum de volume utile compte tenu des dimensions de l’imprimante. Selon la technologie d’impression 3D employée, il est parfois difficile d’obtenir une impression fidèle dans les angles. Le volume d’impression 3D a un impact direct sur la durée de la fabrication (et donc le prix). La ZMorph VX propose le plus grand volume d’impression alimentaire.

Voici la fin de ce glossaire consacré à l’impression 3D alimentaire. Il y a plus de 100 entrées ! Au départ, je n’avais jamais imaginé que cela allait m’amener à aborder autant de sujets ! Bien sûr certains termes ont pu nous échapper. Alors n’hésitez pas à nous faire part de vos suggestions dans les commentaires. Et pour l’autre partie de ce glossaire, découvrez la 1ère partie de notre article de l’impression 3D alimentaire consacré aux lettres A à N.

4 réponses sur « Le glossaire de l’impression 3D : 2e partie (de O à Z) »

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