Armée des États-Unis : Meilleure visualisation des environnements non familiers avec l'impression en 3D

Que ce soit en temps de paix ou de conflit, la réussite d'une opération militaire dépend des renseignements obtenus sur la configuration du terrain. Ces renseignements limitent les imprévus et permettent aux troupes de se déplacer rapidement et d'atteindre leurs objectifs à coup sûr.

Le corps des ingénieurs de l'armée des États-Unis (USACE, U.S. Army Corps of Engineers) qui crée des cartes de villes, de zones montagneuses et de régions au relief accidenté, partout dans le monde, en soutien aux opérations militaires et d'aide aux populations, est à la pointe dans ce domaine. Cette agence composée de 34 600 civils et de 650 militaires confie cette mission à des personnels triés sur le volet qui comptent des biologistes, des ingénieurs, des géologues, des hydrologistes et des spécialistes de la gestion des ressources naturelles.

L'équipe de cartographes du corps d'armée a joué un rôle majeur lors de l'opération d'aide aux victimes de l'ouragan Katrina en 2005. Grâce à ses cartes précises de la Nouvelle-Orléans, les militaires et les autorités civiles sont parvenus à sauver des vies et des propriétés. La situation évoluant rapidement, montée des niveaux d'eau, hôpitaux surchargés et développement de zones dangereuses, de nouvelles cartes reflétant l'évolution de la situation sur le terrain devaient être constamment créées pour suivre l'état des habitations, des infrastructures et de l'environnement naturel.

Défi : Réalisation rapide de cartes 3D

Un des secteurs-clés de ce travail a été de créer des modèles de paysage en 3D détaillés qui se sont avérés très utiles pour l'armée et la police. Les modèles 3D fournissent plus d'informations qu'une carte 2D qui aplatit les éléments importants et donne peu d'indications sur le relief. En général, la création de modèles de paysage 3D s'effectue à l'aide de « tables de sable », par assemblage manuel ou en ayant recours à d'autres méthodes traditionnelles qui prennent des semaines voire plus, sans oublier que les modèles créés sont peu pratiques à utiliser et fragiles. Dans le cas de l'ouragan Katrina, l'urgence de la catastrophe n'offrait pas le luxe d'attendre. Chaque minute écoulée mettait des vies en péril.

Solution : Impression en 3D 

Le centre de recherche et de développement en ingénierie de l'armée des États-Unis (ERDC, Engineer Research and Development Center) a trouvé le moyen de répondre au problème, en produisant rapidement, facilement et à moindre coût des modèles 3D. L'ERDC, nommé laboratoire de recherche militaire de l'année en 2005, a décidé d'imprimer des modèles de paysage 3D à partir d'informations géospatiales numériques à l'aide d'une imprimante 3D.

À l'instar d'une imprimante 2D qui produit des sorties de traitement de texte, une imprimante 3D est un périphérique qui produit des données géospatiales 3D. La différence principale étant qu'une imprimante 3D produit des modèles en trois dimensions. La technologie permet de réduire le travail de plusieurs semaines grâce à la construction de modèles topographiques et elle montre plus de détails qu'aucune autre technologie. La reproduction des couleurs inégalée de l'imprimante 3D. permet de distinguer avec précision la terre, les cours d'eau, les bâtiments et tout autre élément du terrain, un atout crucial pour la compréhension du terrain et la définition des actions à entreprendre.

« Lorsque vous regardez un élément topographique sur le terrain, vous le voyez différemment que lorsque vous regardez les lignes de contour qui le représentent sur une carte », constate l'adjudant chef Jeffrey Popp du centre d'ingénierie topographique de l'EDRC. « Un modèle 3D vous permet de visualiser le terrain sans avoir besoin d'y être. »

L'imprimante 3D crée des modèles en couleur détaillés en seulement deux heures. Les modèles produits sont légers, facilement transportables et suffisamment solides pour être utilisés plusieurs fois dans des environnements opérationnels. Ces modèles extrêmement détaillés permettent aux utilisateurs d'avoir une meilleure compréhension des éléments géospatiaux complexes et sont particulièrement utilisés dans les zones développées.

Les imprimantes 3D emploient une technologie « poudre-liant » inventée et brevetée par l'Institut de Technologie du Massachusetts (MIT) pour créer des cartes 3D ou des modèles de produits directement à partir de données numériques. La machine répand d'abord une fine couche de poudre. Ensuite, une tête d'impression à jet d'encre imprime un liant entre les parties de l'objet créé. Enfin, le piston de construction s'abaisse pour permettre à la couche suivante d'être répandue, et le processus est répété. Une fois que la carte est terminée, elle est recouverte de résidus de poudre qui peuvent être époussetés.

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