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Des filaments d’impression 3D multimatériaux avec électronique embarquée

Posté le par Arnaud Moign dans Informatique et Numérique

Des chercheurs du MIT ont intégré de l’électronique dans des filaments d’impression 3D FDM et conçu une machine d'impression dédiée. Cette technologie pourrait par exemple permettre de fabriquer des implants biomédicaux intégrant directement toute l’électronique nécessaire à leur fonctionnement.

La technologie d’impression 3D par dépôt de filament (FDM) a beau donner des résultats moins précis que des procédés comme la stéréolithographie (SLA), son coût extrêmement faible et la très grande variété de matériaux utilisables contribuent à sa popularité. Pour l’équipe du MIT, cette technique a un autre avantage : elle utilise une matière première sous forme de filaments, une morphologie qui se prête bien à l’intégration de fibres.

Un filament contenant des métaux, des semi-conducteurs et des polymères

Les fibres multimatériaux qui entrent dans la composition de ces nouveaux types de filaments sont en réalité développées depuis une vingtaine d’années par l’équipe du professeur Yoel Fink. Elles contiennent des dizaines de matériaux différents – métaux, semi-conducteurs et polymères –, chacun ayant une fonction qui leur est propre.

Pour prouver le fonctionnement de cette technologie, les chercheurs ont ainsi réalisé un démonstrateur unique en son genre. Il s’agit d’une maquette d’aile d’avion imprimée avec un filament intégrant des composants électroniques capables d’émettre de la lumière et d’en détecter. Ce matériau, une fois alimenté en énergie, peut par exemple être employé dans le but de révéler la formation de microfissures.

Une imprimante modifiée pour préserver l’électronique

L’impression FDM classique utilise une buse chauffée pour conduire à la fusion complète du thermoplastique à extruder, ce qui n’est pas souhaitable dans le cas de l’impression multimatériaux. Par conséquent, afin de préserver la structure interne de ce nouveau filament, les chercheurs du MIT ont dû concevoir une buse d’extrusion sur mesure. Ainsi, cette nouvelle buse produit une chaleur plus faible et mieux contrôlée, de manière à ne fondre que l’extrême surface du filament. Ceci a également l’avantage d’accélérer fortement le processus d’impression puisque cette méthode permet d’imprimer trois fois plus vite qu’avec les autres procédés FDM.

De nombreuses applications biomédicales

Une telle technologie aurait des applications prometteuses en bioélectronique et tout particulièrement dans la conception d’implants biomédicaux. Si l’impression 3D est déjà utilisée dans le monde de la recherche pour la fabrication de supports favorables à la régénération cellulaire, ce nouveau procédé permettrait d’aller plus loin avec l’ajout de capteurs intégrés. Il deviendrait ainsi possible de suivre la croissance des cellules au cœur de l’implant.

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