L'impression 4D, nouvelle (r)évolution industrielle ?

Imaginez un futur où les meubles s'assembleraient tout seuls, où l'épaisseur des murs des bâtiments évoluerait en fonction de la météo et où les voitures accidentées se répareraient elles-mêmes. Ce monde-là n'est pas tiré d'un ouvrage de science-fiction, mais issu des très sérieuses expérimentations de Skylar Tibbits, chercheur américain au Massachusetts Institute of Technology (MIT), sur l'impression 4D.

Concrètement, il ne s'agit pas d'inventer, à proprement parler, une quatrième dimension. "L'idée est d'utiliser les procédés de l'impression 3D en y intégrant des matériaux capables d'évoluer avec le temps en fonction de leur environnement", précise Mathilde Berchon, consultante et auteur de L'Impression 3D (éditions Eyrolles). Sont donc imprimés, couche après couche, des objets "intelligents" dont les matériaux sont programmés pour s'auto-assembler, se rétracter, onduler ou encore se déplacer sous l'influence de stimulations extérieures, comme des variations de température, de sons, de luminosité ou encore d'humidité.

Selon Loïck Roche, directeur de Grenoble École de management, le procédé s'apparente "à la transmission, à la matière, d'une forme d'intelligence reptilienne de l'ordre du réflexe". Depuis cinq ans, l'architecte et informaticien Skylar Tibbits mène ainsi, de concert avec le fabricant Stratasys et l'éditeur de logiciels 3D Autodesk, des recherches sur les applications potentielles de l'impression 4D. Il utilise, pour ce faire, les imprimantes 3D du fabricant israélien, en y intégrant notamment des nanotechnologies.

Objets évolutifs

"J'aimerais proposer [...] qu'on combine le monde des matériaux adaptatifs programmables à l'échelle nanotechnologique et l'environnement de la construction. Je ne parle pas simplement d'automates, de machines intelligentes qui remplacent les humains. Je parle de matériaux programmables qui se construisent eux-mêmes", expliquait Skylar Tibbits lors de la présentation de ses travaux préliminaires en février 2013. Il a ainsi dévoilé une vidéo (voir ci-dessous) montrant l'un de ses prototypes: une sorte de paille se rétractant en une structure cubique lorsqu'elle est immergée dans l'eau.

Si Skylar Tibbits est précurseur dans ce domaine, d'autres scientifiques travaillent sur cette nouvelle technologie. Une équipe de chercheurs issus des universités du Colorado et de Singapour a ainsi fabriqué un cube doté de matériaux "à mémoire de forme" capables de s'auto-assembler sur commande.

En 2013, l'armée américaine a investi 855 k$ (675 k€) dans les travaux sur l'impression 4D des universités de Harvard, de Pittsburg et de l'Illinois. La Défense américaine souhaiterait notamment orienter les recherches vers l'auto -assemblage d'armes, des textiles de camouflage évolutif ou encore des matériaux auto-réparants. De quoi ouvrir des perspectives dans bien d'autres secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile, l'aéronautique, le bâtiment, la robotique ou encore le médical. "Demain, cette technologie permettra peut-être de cultiver et de reproduire des tissus vivants en quasi-série", projette Loïck Roche.