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L’ús de les impressores 3D ha augmentat, aquests últims anys, sobretot en els centres educatius. Aquests aparells generen una gran quantitat de residus, concretament polímers. En aquest treball es desenvoluparà el prototip d’un sistema de recuperació del plàstic de les peces defectuoses de les impressions. L’objectiu general del treball de final de grau consisteix en dissenyar un sistema per a poder recuperar i reutilitzar els polímers de les impressores 3D i convertir-los en filaments, de 3mm i 1,75mm, de nou. Per això, prèviament s’ha realitzat una anàlisi i un estudi del mercat actual per tal de conèixer la situació i les possibles limitacions, com ara les patents, els sistemes ja existents o els diferents tipus de polímers com el PLA i el PETG. Un cop analitzades les alternatives, es defineixen els materials i mecanismes que s’utilitzaran per a realitzar el predisseny dels components i es desenvolupa els estudis i els càlculs per aconseguir la màxima eficiència. Seguidament, es realitza el disseny, on es presenta la normativa a seguir, la implementació del sistema de seguretat, les simulacions de càrregues elàstiques dels components i l’esquema de funcionament del sistema. Finalment, s’ha calculat el pressupost del prototip i s’ha demostrat que és compatible en el mercat. Els resultats obtinguts són satisfactoris i han permès desenvolupar el sistema que permet donar una segona vida als polímers defectuosos. Aquest sistema està format per una trituradora que transforma les peces defectuoses o no útils a pèl·let, i una extrusora que la seva finalitat es aconseguir les dimensions òptimes del filament.

Among additive manufacturing, photocuring 3D printing technologies are very relevant because of its high printing speed and high precision. However, the limited performance of photosensitive thermoset polymers is the bottleneck for the application of photocuring 3D printing in some fields, particularly in the biomedical sector. Thus, the development of biodegradable and biocompatible materials is highly desirable and of utmost importance. In this work, a biodegradable and non-cytotoxic thermoset polymer for photocuring 3D printing is reported. It consists of an unsaturated polyesteramide bearing phenylalanine, 2-butene-1,4-diol and fumarate building blocks, which is photocured under UV irradiation using a low molecular weight poly(ethylene glycol) diacrylate as crosslinker. The main characteristics of the new thermoset are: (1) very high volumetric and mechanical integrity stabilities, comparable to that of photocured epoxides; (2) very high degradation temperature; (3) very low water absorption capacity; (4) relatively fast enzymatic degradation, reaching 16.5% after 3¿months; and (5) non-cytotoxic response in presence of epithelial cells, even when soluble molecular fragments coming from biodegradation are considered. These properties favor the future utilization of the new polyether-polyesteramide resin in the manufacturing of more sustainable products via 3D printing methods, such as stereolithography, that uses UV sources.

International audience; L'impression 3D de mortiers cimentaires attire l'attention de nombreux industriels et chercheurs. Cependant, les mortiers imprimables en 3D consomment de grandes quantités de ciment et de sables naturels. Il est donc urgent de trouver des matériaux alternatifs. Les granulats de béton recyclé (GBR) en particulier les sables pourraient constituer une solution intéressante pour l'impression 3D. Le contrôle de l'eau efficace (Eeff) est primordial pour assurer le contrôle du comportement rhéologique des mortiers pour l'impression 3D. L'utilisation du sable recyclé après 24 heures d'immersion semble être le moyen le plus simple pour contrôler l'eau efficace du mortier, néanmoins cette démarche n'est pas facile à mettre en oeuvre sur site. Ainsi, une méthode simple basée sur un test d'affaissement est utilisée afin de quantifier l'absorption d'eau réelle en fonction de l'état d'humidité initial du sable. Quatre sables recyclés avec différents coefficients d'absorption d'eau (WA) sont utilisés. Des essais d'absorption sont tout d'abord réalisés après 15 minutes et 24 heures d'immersion. Les résultats montrent que plus de 90% d'absorption se produisent dans les 15 premières minutes. Ensuite des essais d'étalement du mortier réalisé avec le sable saturé pendant 15 minutes sont comparés avec la même composition de mortier réalisé avec un sable sec. Les résultats montrent des étalements équivalents pour les deux cas. Ainsi, environ 90% de la capacité d'absorption du sable recyclé est atteinte dans le mortier réalisé avec un sable recyclé sec.

International audience; L'utilisation des granulats recyclés dans l'élaboration des bétons et mortiers est une solution très attractive pour diminuer l'impact environnemental du secteur de la construction, notamment, la surexploitation des ressources naturelles granulaires et les quantités importantes des déchets de déconstruction. D'autres initiatives sont proposées pour diminuer le coût économique et environnemental du secteur de bâtiment comme l'impression 3D permettant de proposer à la fois un nouveau mode de construction et un procédé de mise en oeuvre des bétons. Malgré les avantages de l'impression 3D, l'utilisation de quantités importantes de ciment et de sable reste un inconvénient majeur. L'enjeu ici est d'utiliser des sables recyclés pour les mortiers et bétons imprimables. En effet, le comportement des granulats recyclés et la robustesse des formulations des matériaux sont liés à leur capacité d'absorption importante et la quantité de pâte de ciment adhérente. L'objectif est d'étudier le comportement à l'état durci des mortiers à base de sable recyclé fin pour à la fois caractériser les matériaux et valider la méthodologie de formulation des mortiers imprimables. La démarche consiste à remplacer le volume de sable naturel par un sable recyclé avec un volume de pâte constant. Deux mortiers à base de sable recyclé sont considérés en comparaison avec celui à base de sable naturel. Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet Interreg CIRMAP, qui s'intéresse à développer des mortiers imprimables à base de granulats recyclés fin par impression 3D pour la fabrication de mobilier urbain. Les résultats montrent l'efficacité de la méthode de formulation utilisée, et l'effet du sable recyclé sur les propriétés physiques et mécaniques des mortiers.

International audience; Wood is a complex cellular material because of its heterogeneity and variability. The first level of variability is that of the species, which controls the organization of the woody plane, which is specific to it. But within the same species, with the same genetic baggage, each tree has its own mode of growth, of wood formation, which are then strongly dependent on the region, the plot, in which it develops but also on the local environment of the individual. Finally, each year, each season imposes its own environmental conditions of growth which will modulate the biological processes. In addition, there are the local specificities of the wood linked to particular developments such as knots, the presence of reaction wood, etc.But, finally, even among those who work with wood on a daily basis, few have the opportunity to spend hours under a microscope to appreciate all this complexity and diversity of structures. And yet, many teachers, in high school, university or in a wood science engineering school, wish to have their students observe these fascinating structures.There is now a theoretically simple solution, a little more complex to implement, which makes it possible to put in the hands of all, an object, exact copy of an anatomical structure of wood in 3D.; Le bois est un matériau cellulaire complexe par son hétérogénéité et sa variabilité. Le premier niveau de variabilité est celui de l’espèce, laquelle pilote l’organisation du plan ligneux, qui lui est spécifique. Mais au sein d’une même espèce, au même bagage génétique, chaque arbre a son propre mode de croissance, de formation du bois, lesquels sont alors fortement dépendant de la région, de la placette, dans laquelle il se développe mais aussi de l’environnement local de l’individu. Enfin, chaque année, chaque saison impose ses conditions environnementales de croissance qui vont moduler les processus biologiques. A cela se rajoutent les spécificités locales du bois liées à des développements particuliers tels que les noeuds, la présence de bois de réaction, etc.Mais, finalement, même parmi ceux qui travaillent le bois quotidiennement, peu sont ceux qui ont l’occasion de passer des heures sous un microscope pour apprécier toute cette complexité et cette diversité de structures. Et nombreux sont pourtant les enseignants, en lycée, à l’université, dans une école d’ingénieur de sciences du bois, qui souhaitent faire observer ces fascinantes structures à leurs élèves.Il existe maintenant une solution théoriquement simple, un peu plus complexe à mettre en oeuvre, qui permet de mettre dans les mains de tous, un objet, copie conforme d’une structure anatomique de bois en 3D.

The democratization of AM has sparked a renewed interest in its potential applications.Among these, the ability to print small-scale structures is particularly promising:The geometry of internal small-scales structures directly influences the physical properties of the final parts.Thus, finding novel small-scales structures producing specific target properties expands the possibilities offered to additive manufacturing users,unlocking new potential applications in soft-robotics, for the design of prosthetics and orthoses, and for mechanical engineering at large.However, to be helpful in the wild, these small-scale structures have to expose controls over the properties they trigger --and allow their variation in space -- so as to adapt their behavior to the user's intent.Interestingly, this type of spatial control over properties has been extensively studied in Computer Graphics,in particular for texture synthesis.The objective of this thesis is to enable the same type of spatial control that is achieved by texture synthesis methods,for the synthesis of small-scale structures in Additive Manufacturing.In particular, I focused on defining strongly oriented small-scale structures.These trigger extremely anisotropic properties within the parts, a type of behavior that has not been extensively covered in prior works.To achieve this, I proposed to revisit the procedural formulations developed for texture synthesis in Computer Graphics,where each subpart of a pattern can be computed independently, only following local information.I successfully applied this approach to the generation of complex, oriented small-scale structures in large volumes.My first contribution is a novel approach for efficiently synthesizing highly contrasted oscillating patterns, that allows to closely follow property fields such as orientation and density while still being computed locally.I demonstrated this approach for texturing applications as well as for the synthesis of strongly oriented, anisotropic multi-material small-scale structures. This first method generates patterns that exhibit local defects, and therefore my second contribution extended this work to formulate a low-cost, efficient regularization technique that rectifies the oscillations.This led to the synthesis of freely orientable, self-supporting structures that can be used to trigger programmed deformations in 3D printed objects.My third contribution explores how to use a similar approach to define trajectories in fully filled 3D printed parts, under orientation objectives.By adjusting the phase of the oscillations, we are able to break the spatial alignments along the build direction that would otherwise result in local weaknesses in the produced parts., La démocratisation de la fabrication additive a suscité un regain d'intérêt pour ses applications potentielles. Parmi celles-ci, la possibilité d'imprimer des structures à petite échelle est particulièrement prometteuse. La géométrie des structures internes à petite échelle influence directement les propriétés physiques des pièces finales. Ainsi, la découverte de nouvelles structures à petite échelle produisant des propriétés cibles spécifiques élargit les possibilités offertes aux utilisateurs de la fabrication additive, ce qui ouvre la voie à de nouvelles applications potentielles en soft-robotique, pour la conception de prothèses et d'orthèses, et pour l'ingénierie mécanique en général. Toutefois, pour être utiles, ces structures à petite échelle doivent permettre de contrôler les propriétés qu'elles déclenchent - et de les faire varier dans l'espace- afin d'adapter leur comportement à l'intention de l'utilisateur. Il est intéressant de noter que ce type de contrôle spatial des propriétés a été largement étudié en informatique graphique, en particulier pour la synthèse de textures. L'objectif de cette thèse est de permettre le même type de contrôle spatial que celui obtenu par les méthodes de synthèse de textures, pour la synthèse de structures à petite échelle dans la fabrication additive. En particulier, je me suis concentré sur la définition de structures à petite échelle fortement orientées. Celles-ci déclenchent des propriétés extrêmement anisotropes dans les pièces, un type de comportement qui n'a pas été approfondi dans les travaux antérieurs. Pour y parvenir, j'ai proposé de revisiter les formulations procédurales développées pour la synthèse de textures en informatique graphique, où chaque sous-partie d'un motif peut être calculée indépendamment, en suivant uniquement les informations locales. J'ai appliqué avec succès cette approche à la génération de structures complexes et orientées à petite échelle dans de grands volumes. Ma première contribution est une nouvelle approche pour synthétiser efficacement des motifs oscillants fortement contrastés, qui permet de suivre de près les champs de propriétés tels que l'orientation et la densité tout en étant calculés localement. J'ai démontré cette approche pour des applications de placage de textures ainsi que pour la synthèse de motifs fortement orientés, fortement orientées, anisotropes et multi-matériaux à petite échelle. Cette première méthode génère des motifs qui présentent des défauts locaux,et par conséquent, ma deuxième contribution a étendu ce travail pour formuler une technique de régularisation efficace et peu coûteuse qui rectifie les oscillations. Cela a conduit à la synthèse de structures autoportantes librement orientables qui peuvent être utilisées pour produire des déformations programmées dans des objets imprimés en 3D. Ma troisième contribution explore comment utiliser une approche similaire pour définir des trajectoires dans des pièces imprimées en 3D entièrement remplies, sous des objectifs d'orientation. En ajustant la phase des oscillations, nous sommes en mesure de rompre les alignements spatiaux le long de la direction de construction qui, autrement, entraîneraient des faiblesses locales dans les pièces produites.

Le pied plat flexible affecte 20-25% de la population adulte. Il est caractérisé par un affaissement anormal de l’arche longitudinale médiale en charge ainsi qu’une pronation excessive du pied. Les orthèses plantaires (OPs) représentent la prise en charge conservatrice la plus fréquemment utilisée au regard de cette pathologie. Toutefois, il existe un manque de consensus quant à leur effet bénéfique, notamment à cause de la variété d’OPs (géométrie et matériaux) utilisée. Ces dernières années, le développement des techniques d’impression 3D a permis d’innover et de faciliter la production d’OPs sur-mesure. Les réalisations actuelles ne se sont cependant limitées qu’à des formes monolithiques reposant sur la forme du pied. L’objectif de cette thèse est d'approfondir les connaissances relatives à l’impact des OPs sur la biomécanique du pied plat, afin d’aider au développement et à l’évaluation d’une OP originale imprimée en 3D. À cet égard, trois objectifs spécifiques ont été définis : (1) investiguer l’effet de la forme géométrique des orthèses plantaires chez des personnes ayant des pieds plats flexibles ; (2) quantifier l’effet de la rigidité d’OPs imprimées en 3D et celle de l’addition d’éléments anti-pronateurs novateurs sur la cinématique du pied ainsi que les pressions plantaires ; (3) évaluer l’impact d’OPs sur-mesure imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Par la réalisation d’une revue systématique avec méta-analyse, l’effet de la forme géométrique des OPs sur la cinématique et la cinétique du membre inférieur lors de la marche chez des personnes ayant les pieds plats a pu être déterminé. Seules les études ayant clairement décrit les modifications géométriques des OPs utilisées ont été incluses. Elles ont ensuite été divisées en cinq groupes en fonction de leur forme géométrique : avec stabilisateur d’arrière-pied médial, avec stabilisateur d’avant-pied médial, avec combinaison d’un stabilisateur d’arrière-pied et d’avant-pied médial, avec stabilisateur neutre, et avec support d’arche. La revue a ainsi mis en évidence que l’utilisation de stabilisateur médiaux était la modification géométrique la plus efficace pour réduire l’éversion de l’arrière-pied et ainsi contrôler la pronation excessive. Cependant, l'hétérogénéité dans les protocoles expérimentaux contribue à la faible évidence au regard des effets des OPs sur la biomécanique de la marche chez des personnes ayant les pieds plats. Sur la base des observations tirées de notre revue de la littérature, des stabilisateurs d’arrière-pied innovants (neutre avec extension sous l’arche) ont été développés pour être utilisés avec une OP originale imprimée en 3D. Par conséquent, l’objectif de notre deuxième étude était de quantifier l’effet de ces stabilisateurs mais aussi de déterminer l’impact de la rigidité de notre OP sur la cinématique du pied et les pressions plantaires. Pour se faire, 15 hommes en bonne santé et ayant les pieds neutres (pointure 9.5-10 US) ont été recrutés afin de s’affranchir de l’interaction possible avec une pathologie. Ainsi, il a été mis en évidence qu’une augmentation de la rigidité était associée à une réduction plus importante de l’éversion à l’arrière-pied (Différence Moyenne (DM) = -0.83°). Cette dernière a d’autant plus été réduite par l’ajout de stabilisateurs (DM = -1.15° et -2.43°). Au niveau des pressions plantaires, outre le transfert de la charge vers le médio-pied induit par le port des OPs, l’augmentation de la rigidité a contribué à accentuer les pics de pression sous l’arche et l’arrière-pied (DM de +21.6% à +31.7%). Enfin, notre troisième étude avait pour but d’évaluer l’impact d’OPs personnalisées et imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Pour ce faire, 19 patients recrutés par l’intermédiaire de podiatres ont reçu deux paires d’OPs sur-mesure, respectivement flexible et rigide, et ont participé à une évaluation biomécanique (cinématique, cinétique, pressions plantaires). L’augmentation de la rigidité n’a eu que peu d’effets sur la cinématique et les efforts articulaires. Elle a cependant été associée à une augmentation des pressions sous l’arche (DM = +34.4% pour la pression moyenne). L’effet de notre stabilisateur a également été quantifié. Il a été associé à une réduction significative de l'éversion à l’arrière-pied (DM = -2.0°), une réduction du moment interne d'inversion à cheville (DM = -0.03 Nm/kg), et à une légère augmentation du moment interne d’abduction au genou (DM ≈ +0.04 Nm/kg). Dans l’ensemble, le présent travail de thèse a permis de mieux saisir les mécanismes d’action des OPs sur la biomécanique des personnes ayant les pieds plats, de guider le développement d’une OP imprimée en 3D et de stabilisateurs d’arrière-pied innovants, et de confirmer que l’ajout d’éléments anti-pronateurs est essentiel afin d’observer un impact bénéfique des OPs sur le contrôle de la pronation excessive., Flatfoot has been reported to affect around 20–25% of the adult population. It is defined by an abnormally low medial longitudinal arch upon weight bearing and an excessive foot pronation. Foot orthoses (FOs) have commonly been used as a conservative treatment to manage this deformity. However, due to the variety of FOs (geometrical designs and materials) that have been used, there is still low evidence of their beneficial effect. In recent years, the advent of 3D printing techniques has facilitated the production of innovative and customized FOs. Yet, current achievements are limited to monolithic form based on the foot shape. The objective of this thesis was to deepen the knowledge relative to FOs’ impact on flatfoot biomechanics, in order to help the development and the assessment of an original 3D printed FO. Three specific objectives were defined for this purpose: (1) investigate the effect of FOs, based on their geometrical design, in individuals with flexible flatfeet; (2) asses the effect of 3D printed FOs stiffness and newly designed anti-pronator components on foot kinematics and plantar pressures; and (3) evaluate the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Though a systematic and meta-analysis review, the effects FOs geometrical design on lower limb kinematics and kinetics during walking in people with flatfeet has been determined. Only studies that clearly described FOs geometrical design were included. They were then categorized into five groups based on the geometrical design of FOs: with medial rearfoot posting, with medial forefoot posting, with a combination of forefoot and rearfoot posting, with neutral rearfoot posting, and with arch support. The review highlighted that medial postings are the most effective FO feature to reduce the rearfoot eversion and therefore control excessive foot pronation. However, heterogeneity between study protocols contributes to low evidence of beneficial effects of FOs on flatfeet biomechanics during walking. Based on our literature review, innovative rearfoot postings (neutral with an extension under the medial arch) have been developed for an original 3D printed FO. Hence, our second study aimed to determine the effect of these postings as well as the stiffness of our FO on foot kinematics and plantar pressures. To do so, a study involving 15 healthy men with neutral feet (shoe size 9.5-10 US) was carried out. Healthy people were recruited to avoid any interaction with a pathology. The study showed that increasing FOs stiffness was associated to a greater reduction in rearfoot eversion (Mean Difference (MD) = -0.83°). Rearfoot eversion was further decreased when adding the rearfoot postings (MD = -1.15° and -2.43°). Looking at plantar pressures, besides a shift of the loads to the midfoot region while wearing FOs, higher peak pressures under the rearfoot and the medial arch (MD from +21.6% to +31.7%) were observed when increasing the FOs stiffness. Finally, the third study aimed at evaluating the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Nineteen patients, recruited by experienced podiatrists, were given two pairs of custom 3D printed FOs and participated in a biomechanical analysis (kinematics, kinetics, plantar pressures). Increasing FOs stiffness had little effects on kinematics and joint moments. However, it resulted in higher plantar pressures under the arch (MD = +34.4% for mean pressures). The addition of our rearfoot posting was associated with notable effects; it significantly reduced the eversion angle (MD = -2.0°) and inversion moment at the ankle (DM = -0.03 Nm/kg), and increased slightly the knee abduction moment (MD ≈ +0.04 Nm/kg). Overall, the present thesis has provided a better understanding on how FOs impact the biomechanics of individuals with flatfeet, helped the development of a 3D printed FO as well as innovative rearfoot postings, and confirmed that anti-pronator components are essential to observe a beneficial impact of FOs on the control of excessive foot pronation.

Printing-on-fabric is a recent manufacturing technique which consists in extruding molten plastic into pre-stretched fabric using standard additive manufacturing technologies. Printing-on-fabric recently gained popularity as a low-cost fabrication technique for designing deployable structures which can pop out of shape when the fabric is released. The complex morphing behavior of this composite material can be explained by metric frustration phenomena which are described in this thesis. We leverage these phenomena to build several applications aiding the design of self-actuated, lightweight structures.We first present a (forward) design tool for fabricating lightweight architectural models based on a tiling of star patterns, with the dimensions (and hence physical properties) of the individual pattern elements varying over space. Users of this system design free-form shapes by adjusting the star pattern; our system then automatically simulates the complex physical coupling between the fabric and stars to translate the design edits into shape variations.We then extend the form-finding tool to a general-purpose simulation method that can predict the buckling behavior of a variety of printed-on-fabric designs besides star tilings. We show the importance of modelling the bilayer effect caused by the differential compression at the interface between the plastic and fabric layers, as well as the anisotropic properties of the fabric.Finally, an inverse design tool that is able to reproduce target shapes with printing-on-fabric using a dense pattern of closely-spaced ribbons is introduced. The core of this method is a parameterization algorithm that bounds surface distortions along and across principal curvature directions, along with a pattern synthesis algorithm that covers a surface with ribbons to match the target distortions and curvature given by the aforementioned parameterization.; L'impression sur tissu est une technique de fabrication récente consistant à déposer sur un tissu étiré du plastique en fusion en utilisant des procédés standard de fabrication additive. L'impression sur tissu a récemment gagné en popularité car c'est une technique de fabrication peu coûteuse permettant de créer des structures déployables qui prennent automatiquement une forme en 3D lorsque le tissu est relâché. Le comportement en déformation de ce matériau composite peut s'expliquer par des phénomènes de frustration de métrique que nous décrivons dans la suite de cet exposé. Nous exploitons ces phénomènes pour proposer plusieurs applications aidant à la conception de structures auto-déployables légères.La première application présentée est un outil de design pour fabriquer des maquettes architecturales légères basé sur un pavage de motifs en étoile dans lequel les dimensions (et donc les propriétés physiques) de chaque élément varient dans l'espace. Les utilisateurs de ce système peuvent créer des formes libres en ajustant le motif d'étoiles ; notre système simule ensuite le couplage entre le tissu et les motifs de plastique pour traduire les paramètres en design en variations de forme.L'outil de simulation introduit précédemment est ensuite généralisé pour pouvoir s'appliquer à tous types de motifs imprimés et pas seulement des motifs en étoile. Nous modélisons notamment l'anisotropie du tissu ainsi que l'effet bilame causé par le différentiel de compression à l'interface entre la couche de plastique et la couche de tissu.Pour finir, une méthode de design inverse capable de reproduire des formes cibles en imprimant un motif dense de rubans peu espacés est présentée. Le cœur de la méthode consiste en un algorithme de paramétrisation qui borne les distorsions locales de surface le long des directions principales de courbure, ainsi qu'un algorithme de synthèse de motifs qui couvre la surface de rubans pour respecter les distorsions cibles et la courbure données par la paramétrisation.

During the preclinical formation, the development of complex theoretical and procedural skills are acquired by the students with the help of simulations performed through hands-on courses. In restorative dentistry, the traditionally used one-piece plastic tooth models do not support the training of students in the current management of carious lesions. In recent years, 3D-printed artificial tooth models have begun to emerge. This thesis work will seek to improve and evaluate new 3D printed artificial tooth models. After presenting the models and advances previously made by Dr. Gattoni during his thesis work, we will present the different areas of improvement that we could make. In the third part, we will carry out a systematic review of the literature to identify the proposals of 3D printed pedagogical models that have been evaluated. Finally, we will present the development of improved artificial teeth models and the results of their evaluation by students of the Marseille School of Dentistry; Au cours de la formation préclinique, le développement des compétences théoriques et procédurales complexes sont acquises par les étudiants à l'aide de simulations réalisées au travers de travaux pratiques. Concernant l’odontologie restauratrice, les modèles de dents en plastique monoblocs traditionnellement utilisés ne permettent pas de soutenir la formation des étudiants à la prise en charge actuelle des lésions carieuses. Depuis quelques années, des modèles de dents artificielles imprimés en 3D commencent à voir le jour. Dans ce travail de thèse, nous chercherons à améliorer et à évaluer de nouveaux modèles de dents artificielles imprimés en 3D. Après avoir présenté les modèles et avancées précédemment réalisés par le Dr Gattoni durant son travail de thèse d’exercice, nous présenterons les différents axes d’amélioration que nous pourrions réaliser. Dans la troisième partie, nous réaliserons une revue systématique de la littérature afin de recenser les propositions de modèles pédagogiques imprimés en 3D qui ont été évalués. Enfin, nous présenterons le développement de modèles de dents artificielles améliorés et les résultats de leur évaluation par des étudiants de l’École de Médecine Dentaire de Marseille.

International audience; [Généralités]• Méthodes et outils de la visualisation 3D• Matériel pour la réalité virtuelle• [Mise en œuvre dans les projets]• Acquisition de données photogrammétrique• Modélisation topographique• Impression 3D• Vidéo 360 et Flyby• Développement de la Réalité Virtuelle• Visualisation des simulations d’écoulement• [Application VRVOLC]• https://webcast.in2p3.fr/video/visualisation-3d-immersive-de-donnees-topographiques-et-de-simulation-et-technologies-associees

The synthesis of more ecological polymeric materials currently represents a great challenge, for this reason, chemists have been interested for decades in the introduction of light in synthesis processes, one of the most used photochemical processes is photopolymerization, which is present in different areas of our daily life such as: automotive, painting, dentistry, synthesis of composite materials as well as 3D printing which is currently show a great development at industrial and academic levels. The great challenge is therefore to find photosensitive molecules capable of effectively initiating radical and cationic photopolymerization under mild conditions (irradiation in the visible using light-emitting diodes LEDs). For this, a strategy based on the use of organic and organometallic dyes capable of strongly absorbing visible light and provided with a catalytic cycle was followed during these three years of the thesis (2019-2022). The photoinitiator (PA) thus developed, is called "photoredox catalyst" which has : the possibility of being regenerated during the polymerization, an absorption spectrum more shifted in the visible as well as a small quantity of PA can effectively initiate the polymerization process. As a result, organic and organometallic dyes (structure based on coumarin, ketocoumarin, naphthalimide, phenothiazine, copper complex) have been synthesized during these years by our collaborators from the University of Marseille and evaluated as high performance PA for the radical and cationic polymerization and hybrid polymerization under visible irradiation using LEDs at 405nm and 455nm. Remarkably, very high priming capacities have been observed for the majority of systems developed by combining them with iodonium salt and/or a tertiary amine as the 3rd component (N-phenylglycine NPG), thus these systems have been implicated in the synthesis of photocomposites using glass fibers as a reinforcing element and the monomer as an organic matrix, as well as the generation of polymer materials by 2D and 3D printing under 405nm irradiation. The reactivity of the developed systems, their absorption spectrum, the lifetime of their excited states as well as their redox potential have been confirmed and studied confirmed by an extensive investigation using the following methods: RT-FTIR, UV-vis spectroscopy, steady-state and time-resolved fluorescence spectroscopy, cyclic voltammetry, molecular modeling, ESR spin trapping experiments. Hence,there is no doubt for new developed dye-based systems to expand new active researches and broader applications on development of many cross-sectional studies in modern sciences and technologies., La synthèse de matériaux polymères plus écologiques représente actuellement un grand défi, de ce fait les chimistes ont été intéressé depuis des dizaines d’années par l’introduction de la lumière dans les procédés de synthèse, l’un de ces processus photochimiques les plus utilisées est la photopolymérisation qui est présente dans différents domaines de notre vie quotidienne tels que : l’automobile, la peinture, la dentisterie, la synthèse des matériaux composites ainsi que l’impression 3D qui connaît actuellement un grand développement aux niveaux industriels et académiques. Le grand défi est donc de trouver des molécules photosensibles capables d’amorcer efficacement la photopolymérisation radicalaire et cationique dans des conditions douces (irradiation dans le visible en utilisant des diodes électroluminescentes LEDs). Pour cela, une stratégie basée sur l’utilisation des colorants organiques et organométalliques capables d’absorber fortement la lumière visible et pourvue d’un cycle catalytique a été suivie durant ces trois années de thèse (2019-2022). Le photoamorceur (PA) ainsi développé, est appelé "catalyseur photoredox" qui a : la possibilité d’être régénéré au cours de la polymérisation, un spectre d’absorption plus décalé dans le visible ainsi qu’une faible quantité en PA peu amorcer efficacement le processus de polymérisation. De ce fait, des colorants organiques et organométalliques (structure à base de coumarine, cétocoumarine, naphthalimide, phénothiazine, complexe de cuivre) ont été synthétisé durant ces années par nos collaborateurs de l’université de Marseille et évalués comme PA à haute performance pour la polymérisation radicalaire, cationique et la polymérisation hybride sous irradiation dans le visible en utilisant des LEDs à 405nm et 455nm. Remarquablement, de très grandes capacités d’amorçage ont été observées pour la majorité des systèmes développés en les combinant avec du sel d’iodonium et/ou une amine tertiaire comme 3eme composant (N-phenylglycine NPG), ainsi ces systèmes ont été impliqués dans la synthèse de photocomposites en utilisant les fibres de verre comme élément de renfort et le monomère comme matrice organique, ainsi que la génération des matériaux polymères par impression 2D et 3D sous irradiation à 405nm. La réactivité des systèmes développés, leur spectre d’absorption, la durée de vie de leurs états excites ainsi que leur potentiel redox ont été confirmé et étudiés confirmées par une enquête approfondie en utilisant les méthodes suivantes : RT-FTIR, spectroscopie UV-vis, spectroscopie de fluorescence stationnaire et fluorescence résolue en temps, voltampérométrie cycliques, modélisation moléculaire, expériences de piégeage de spin ESR. Par conséquent, il ne fait aucun doute que les nouveaux systèmes à base de colorants développés permettront de développer de nouvelles recherches actives et des applications plus larges sur le développement de nombreuses études transversales dans les sciences et technologies modernes.

Light-emitting diodes (LEDs) demonstrate many distinct advantages over traditional UV irradiation sources (e.g., mercury lamp), such as long working life, good security and low cost. LEDs have been widely used in scientific research and industrial production and exhibit a tremendous potential as an alternative to the UV irradiation sources. However, a common LED (e.g., LED@385 nm and LED@405 nm) possesses a narrow emission band and long emission wavelength. Due to light absorption properties, most of the commercial photoinitiators (PIs) are sensitive to UV light and cannot be activated in LED-induced photopolymerization. Therefore, the development of new PIs which could be applied under LEDs irradiation is significant. In this PhD thesis, some structures used in photoinitiation in recent years are summarized and categorized in the art-of-state. Then, various compounds with different chromophores were proposed and used as Type Ⅰ PIs, Type Ⅱ PIs as well as multicomponent photoinitiating systems. The light absorption properties of PIs were studied by UV-visible absorption spectra. The photoinitiation abilities of PIs were evaluated through RT-FTIR. Compared to benchmark structures, some interesting PIs demonstrated higher reactivity efficiency for both free radical and cationic polymerization upon exposure to LEDs. In addition, the chemical mechanisms were investigated by steady state photolysis, fluorescence quenching experiments and electron spin resonance - spin trapping technology. For two component systems, electron transfer reactions could be confirmed by free energy change. For Type I PIs, the cleavage of chemical bond could be studied by enthalpy change of the cleavage process. Finally, some interesting structures are applied in 3D printing experiments successfully., Les diodes électroluminescentes (LED) présentent de nombreux avantages distincts par rapport aux sources d'irradiation UV traditionnelles (par exemple, les lampes à mercure), comme une longue durée de vie, une bonne sécurité et un faible coût. Les LED ont été largement utilisées dans la recherche scientifique et la production industrielle et présentent un énorme potentiel comme alternative aux sources d'irradiation UV. Cependant, une LED commune (par exemple, LED@385 nm et LED@405 nm) possède une bande d'émission étroite et une grande longueur d'onde d'émission. En raison de leurs propriétés d'absorption de la lumière, la plupart des photo-amorceurs (PI) commerciaux sont sensibles à la lumière UV et ne peuvent pas être activés dans la photopolymérisation induite par la LED. Par conséquent, le développement de nouveaux PI qui pourraient être appliqués sous l'irradiation des LEDs est important. Dans cette thèse de doctorat, certaines structures utilisées en photoamorçage ces dernières années sont résumées et classées dans l'état de l'art. Ensuite, divers composés avec différents chromophores ont été proposés et utilisés comme PI de type Ⅰ, PI de type Ⅱ ainsi que des systèmes multicomposants. Les propriétés d'absorption de la lumière des PI ont été étudiées par des spectres d'absorption UV-visible. Les capacités de photo-amorçage des PI ont été évaluées par RT-FTIR. Par rapport aux structures de référence, certains PI intéressants ont démontré une efficacité et une réactivité plus élevée pour la polymérisation radicalaire et cationique après exposition aux LED. En outre, les mécanismes chimiques ont été étudiés par une photolyse stationnaire, des expériences d'extinction de la fluorescence et la résonance de spin électronique - technologie de piégeage de spin. Pour les systèmes à deux composants, les réactions de transfert d'électrons ont pu être confirmées par les mesures d'énergie libre de réaction. Pour les PI de type I, la coupure de la liaison chimique a pu être étudiée par le changement d'enthalpie du processus de clivage. Enfin, certaines structures intéressantes ont été appliquées avec succès dans des expériences d'impression 3D.

In cattle herds using animal insemination (80% of dairy and 13% of suckling cows), reproductive management involves a decisive step that consists of detecting the ovulation time. This step conditions the success of the reproduction and, consequently, the economic results of the farm. Traditionally, ovulation detection is done by observing the sexual behaviour (oestrus or heat) that cows express in the 25 to 30 hours preceding ovulation. However, oestrus detection faces two major problems: 1/ the increase in herd size, which makes this activity particularly time-consuming, and 2/ a reduction in oestrus expression (in duration and intensity) observed in animals with high milk production potential. Defects in oestrus expression challenge the tools used to help detect ovulations based on the recording of sexual behaviour and lead to the development of tools based on the monitoring of physiological signals (hormonal dynamics) that announce ovulation. This thesis, supported by INRAE, VetAgro Sup and CEA, aims to create a first prototype for monitoring the reproductive hormones in the form of a portable patch capable of measuring hormone concentrations during the ovarian cycle from interstitial fluid samples. This device will be able to predict the occurrence of ovulation associated with a peak in oestradiol, after the fall in progesterone and will warn the breeder. In this context, this thesis work aimed to develop the first technological building blocks of the patch. The first step was the design and creation of hollow microneedles (MNs). Their role is to collect the interstitial fluids (between the cells of the dermis) in which the hormones are present. Parallel research for the location of the patch on the cow helped to define the length required for the MNs to reach the targeted tissues. Secondly, the development of a microfluidic network to deliver the fluids from the MNs to a measurement chamber. The third and final part developed during this thesis was the biosensor for hormone detection. Using graphene-based SGFET (solution-gated-field-effect-transistors) technology, various biological detection tests were realized using model molecules to understand the biosensor’s response in liquid environment. Finally, hormones detection tests were performed using aptamers (small single-stranded DNA) as probes. To be competitive on the market, the patch will have to be easy to use for the farmer without veterinary assistance, to be affordable, made of biocompatible materials and comfortable enough not to be a source of discomfort for the cow. The communication between the patch and the farmer is not part of the objectives of this thesis and will be developed later on the SmartRepro project.; Dans les troupeaux bovins pratiquant l’insémination animale (80% des vaches laitières et 13% des vaches allaitantes), la gestion de la reproduction passe par une étape déterminante: la détection des ovulations. Cette étape conditionne la réussite de la reproduction et, de ce fait, les résultats économiques de l’exploitation. Traditionnellement, la détection des ovulations se fait par l’observation des comportements sexuels (œstrus ou chaleurs) que les vaches expriment dans les 25 à 30 heures qui précèdent l’ovulation. La détection des œstrus se heurte toutefois à deux problèmes majeurs : 1/ l’agrandissement de la taille des troupeaux qui rend cette activité particulièrement chronophage et 2/ une réduction de l’expression de l’œstrus (en durée et en intensité) observée chez les animaux à fort potentiel laitier. Les défauts d’expression des œstrus remettent en question les outils d’aide à la détection des ovulations basés sur l’enregistrement des comportements sexuels et orientent les réflexions vers le développement d’outils s’appuyant sur le suivi de signaux physiologiques (dynamiques hormonales) annonciateurs de l’ovulation. Le projet de cette thèse, porté par l'INRAE, VetAgro Sup et le CEA, est de créer un premier prototype de monitoring des hormones de la reproduction sous forme d’un patch portable capable de mesurer les concentrations en hormones au cours du cycle ovarien à partir de prélèvements de fluides interstitiels. Ce dispositif sera en mesure de prédire l’occurrence d’une ovulation associée à un pic d’œstradiol détecté après la chute de progestérone et d’en avertir l’éleveur. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont visé à développer les premières briques technologiques du patch. La première étape fut la conception et la création de microaiguilles (MAs) creuses. Leur rôle est de collecter les fluides interstitiels (entre les cellules du derme) dans lesquels les hormones sont présentes. Une recherche en parallèle de l’emplacement du patch a permis de définir la longueur requise pour les MAs afin d’atteindre les tissus cibles situés dans le derme. Deuxièmement, le développement d’une carte microfluidique pour amener les fluides des MAs jusqu’à la chambre de mesure. La troisième et dernière partie développée au cours de cette thèse est le biocapteur pour la détection des hormones. En utilisant la technologie SGFET (solution-gated-field-effect-transistors) à grille de graphène, différents tests de détection biologiques ont été réalisés avec des molécules modèles pour comprendre la réponse de ce type de capteur émergent avant de passer à la détection des hormones en utilisant des aptamères (petit ADN simple brin) comme sondes. Pour être compétitif sur le marché, le patch devra être facile d’utilisation pour l'éleveur sans aide vétérinaire, peu coûteux, suffisamment confortable pour ne pas être source d'inconfort pour la vache et être développé avec des matériaux biocompatibles pour ne pas induire de réactions inflammatoires. La communication entre le patch et l'éleveur ne fait pas partie des objectifs de thèse et sera développée ultérieurement.

Au croisement de la sociologie des sciences et des études sociojuridiques, cet article étudie la vie de laboratoire face aux risques d’une technologie émergente : l’impression 3D métallique. À partir d’une enquête ethnographique dans trois laboratoires, l’analyse porte sur la manière dont les salariés (techniciens, doctorants, chercheurs) et acteurs en charge de la sécurité (assistants-prévention, responsables HSE) articulent normes juridiques, technologiques et scientifiques dans leurs pratiques quotidiennes de travail. L’enquête montre qu’ils s’appuient sur les registres juridiques de la précaution et de la prévention, déjà identifiées par la littérature autour d’autres risques professionnels incertains mais qui sont ici examinés « en actes ». Le registre de précaution a donné lieu au choix de séparer l’imprimante 3D du reste du laboratoire, générant une répartition spatiale et sociale des risques. Le registre de la prévention a pour sa part fait l’objet d’appropriations divergentes dans les laboratoires, ce qui s’explique par les mobilisations inégales des acteurs de la sécurité dans la négociation de normativités en cours de construction. At the crossroads of the sociology of science and sociolegal studies, this article studies the life of a laboratory facing the risks of an emerging technology: metallic 3D printing. Based on an ethnographic survey in three laboratories, the analysis focuses on the way in which employees (technicians, doctoral students, researchers) and actors in charge of safety (prevention assistants, HSE managers) articulate legal, technological and scientific norms in their daily work practices. The survey shows that they rely on the legal registers of precaution and prevention, which have already been identified in the literature in relation to other uncertain occupational risks but which are examined here «in action». The precautionary register has led to the choice of separating the 3D printer from the rest of the laboratory, generating a spatial and social distribution of risks. The register of prevention, for its part, has been the subject of divergent appropriations in the laboratories, which can be explained by the unequal mobilization of safety actors in the negotiation of normativities under construction.

6 humains sur 10 n'ont pas acc��s ou n'adh��rent pas aux soins, malgr�� les investissements. Le d��sinfectant pour les mains et WikiMed illustrent que la cr��ation avec les communaut��s d'��quipements et logiciels librement reproductibles peut : sauver des millions de vies, accro��tre l'int��grit��, r��duire les co��ts de 90%. Coop��rer est le seul moyen de r��aliser �� temps l'agenda 2030 : la sant�� pour tou��te��s. Nous pr��sentons neuf alternatives �� l'innovation exclusive, pour une soci��t�� responsable et solidaire. Nous discutons aussi de vieillissement, politiques publiques, syst��mes qualit��, cryptomonnaies. English ��� Espa��ol ��� Portugu��s ��� �������������� ��� ������ ��� ��������������� ��� ��������������� ��� �������������� Fichier ��ditable .odp inclus.

Endodontics branch is complex to learn and to practice. Indeed, there are numerous skills to do like the preparation of the access cavity or the identification of the endodontic system. We will see that Endodontic in clinic is stressful for students that is why simulation in this branch is necessary. Development of 3D digital models allow to reproduce a natural tooth with the endodontic system. Moreover, the material chosen should be compliant with practical works. First, we will show the current models use for simulation in Endodontic in the Medical Dentistry School, with their technical imperatives. Then, we will see the whole of the technical chain required for impress 3D digital models. On the practical side, we will focus on the maxillary molar and create 3D digital models compatible with an endodontic practice.; L’Endodontie est une discipline complexe sur le plan théorique mais également sur le plan pratique. En effet, une série de gestes est à acquérir comme par exemple la préparation de la cavité d’accès ou bien l’identification des différents canaux. Nous verrons que la pratique de l’Endodontie lors du stage clinique est source de stress chez l’étudiant c’est pourquoi la simulation dans cette discipline est primordiale. Le développement numérique de modèles en trois dimensions (3D) permettrait de reproduire une dent naturelle ainsi que son système endo-canalaire avec un matériau compatible avec la simulation de l’acte. Après avoir présenté les modèles actuellement utilisés en simulation au sein de l’École de Médecine Dentaire de Marseille nous verrons les impératifs quantitatifs et qualitatifs des modèles pédagogiques en Endodontie. Nous allons ensuite présenter l’ensemble de la chaine technique et technologie nécessaire à la réalisation de modèle dentaire imprimé en 3D. En termes de réalisation pratique, nous allons nous intéresser à la molaire maxillaire et créer un modèle compatible avec la simulation en Endodontie.