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Une nouvelle technique d’impression 3D multimatériaux par rotation

Une nouvelle technique d'impression 3D multimatériaux par rotation

(crédits photo : Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)

De la suppression des supports jusqu’à même l’ajout d’une 4ème dimension, les têtes pensantes n’ont pas fini de puiser dans leur matière grise pour optimiser l’impression 3D et repousser toujours plus loin ses capacités. Bien que largement sous exploités, même les procédés les plus matures de cette technologie continuent de faire l’objet de travaux de recherches. Coutumier du fait, des chercheurs de la prestigieuse université de Harvard, plus exactement de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Science, font de nouveau parler d’eux.

Leur dernier fait d’armes ? Une nouvelle méthode additive par extrusion qui permettrait d’imprimer plusieurs matériaux à la fois. Pour le moins novatrice, cette technique ne s’appuie pas sur plusieurs buses, mais une seule et même tête qui par un mouvement de rotation est capable de déposer un filament hélicoïdal.

La solution mise au point par les chercheurs, repose en fait sur une tête d’impression qui se compose de quatre cartouches d’encre dont chacune peut contenir des matériaux différents. Les encres sont ensuite acheminées par la buse, qui par un mouvement de rotation extrudent la matière avec des caractéristiques hélicoïdales intégrées. « L’impression rotative multimatériaux nous permet de générer des filaments hélicoïdaux fonctionnels et des treillis structurels dont l’architecture est contrôlée avec précision et, en fin de compte, les performances » , commente Natalie Larson, boursière postdoctorale au SEAS et auteure de l’étude.

« la complexité et les performances de ces structures hiérarchiques bioinspirées pourraient être encore améliorées »

Le système fonctionne avec quatre cartouche qui viennent alimenter la tête d'impression.

Le système développé par les chercheurs fonctionne avec quatre cartouche qui viennent alimenter la tête d’impression (crédits photo : Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)

Comme souvent, la nature étant notre meilleur guide par ses millions d’années d’expérimentations, l’équipe de chercheurs explique s’être appuyée sur la biomimétisme, cette méthode qui consiste à s’inspirer du vivant pour mettre au point des systèmes plus performants.

Cette fois-ci, l’inspiration serait venue de ces formes hélicoïdales que l’on retrouve dans nos systèmes biologiques. Plus exactement des protéines telles que la myosine et l’actine qui forment nos muscles. Les filaments fins d’actine par exemple, sont des hélices à double brin qui participent à la contraction musculaire. L’idée intéressante émise par ces chercheurs seraient donc d’imprimer des structures qui pourraient se contracter grâce cette forme hélicoïdale.

Les premières expérimentations seraient d’ailleurs très encourageantes, puisque le système en question serait parvenu à imprimer des structures capables de se contracter lorsque soumises à une tension. À la manière de ressorts métalliques dans un matelas mou, l’équipe confie avoir également conçu des treillis structurels dotés de différentes rigidités en intégrant des ressorts hélicoïdaux rigides dans une matrice souple et flexible.

La possibilité de moduler cette structure hélicoïdale à l’intérieur de la matrice, que ce soit par l’utilisation d’autres matériaux, une modification de leur orientation, et pourquoi pas même leur nombre, ouvre donc la voie à de nombreuses possibilités en termes d’applications. Les protagonistes citent l’exemple d’articulations et de charnières dans des systèmes robotiques souples. « En concevant et en construisant des buses avec des caractéristiques internes plus extrêmes, la résolution, la complexité et les performances de ces structures hiérarchiques bioinspirées pourraient être encore améliorées » , conclut Larson.

Alexandre Moussion