Faisant échos au brevet d’impression 3D par lévitation déposé par Airbus en 2016, des physiciens russes de l’Université d’Etat de Tomsk ont révélé travailler sur un nouveau procédé d’impression 3D par ultrasons visant à imprimer de petites particules en lévitation. Selon les protagonistes du projet, cette technique insolite consiste à soulever de petites particules de mousse plastique dans un champ acoustique, de manière à pouvoir imprimer en 3D des solutions et des substances chaudes ou chimiquement agressives. Les particules en lévitation pourraient être ainsi contrôlées et organisées avec précision, pour former des formes imprimées en 3D, en les manipulant en toute sécurité dans les airs.
« créer une méthode de manipulation d’un groupe de particules pour collecter des objets en trois dimensions »
Responsable du projet à l’Université Polytechnique de Tomsk (TSU), le professeur Dmitry Sukhanov explique : « La première étape est une lévitation contrôlée des particules. Sur cette base, nous allons créer une méthode de manipulation d’un groupe de particules pour collecter des objets en trois dimensions. En entrant dans le champ sonore et pendant la précipitation, les particules de la substance poudreuse seront réarrangées, tomberont selon les trajectoires requises et se stabiliseront selon un schéma défini. Couche après couche, les particules seront déposées dans n’importe quelle forme. »
Déjà expérimentée par des chercheurs japonais et britanniques parvenus à faire flotter dans les airs divers composants comme par exemple des gouttes d’eau, ce type de technique dite de lévitation acoustique repose sur les différences de pressions créées par les ondes sonores. Classiquement un émetteur produit des ondes sonores à haute fréquence, lesquelles sont réfléchies par réflecteur de son pour interagir ensuite avec les ondes émises par la source, produisant ainsi des ondes stationnaires. Ces dernières présentent des points de pression acoustique qui en contrecarrant la force de gravité sont alors capables faire léviter de petits objets.
Annoncé pour 2020, le système développé par l’équipe du TSU utilisera une chambre anéchoïque (appelée aussi chambre sourde) permettant d’absorber les ondes sonores. Un flux d’ondes acoustiques 40 kHz sera alors émis pour suspendre les particules de mousse plastique dans les airs, le tout piloté par un logiciel visant à déplacer les particules en lévitation d’un côté à l’autre. Les niveaux de puissance pourront être ajustés pour augmenter le nombre et la taille des particules. « Nous utiliserons nos propres transducteurs et développerons un système de contrôle parallèle des émetteurs et des logiciels« , souligne Sukhanov. « Pour atteindre cet objectif, nous avons besoin d’une combinaison de technologies numériques pour la transmission et le traitement de grandes quantités de données, de technologies pour la génération synchrone et l’amplification de signaux multiples, et de solutions pour les tâches acoustiques et aérodynamiques. »
Ce procédé d’impression 3D par lévitation pourrait avoir de nombreux avantages. En effet, contrairement aux procédés traditionnels dont les plateaux imposent une surface plane à la base de l’objet, cette technique autoriserait des formes encore plus complexes, tout en supprimant l’utilisation de structure de soutien et augmentant par la même occasion la vitesse de fabrication. Les chercheurs du TSU visent plusieurs applications, comme l’installation de composants sur des cartes de circuits imprimés ou encore la manipulation de substances chimiques dangereuses.
*crédits de toutes les photos : Université d’Etat de Tomsk
