Une imprimante 3D multi-matériaux pour produire des appareils électroniques complexes

Des chercheurs du MIT ont récemment dévoilé une nouvelle plateforme d’impression 3D. Sa particularité ? Elle est multi-matériaux et permettrait la fabrication de machines électriques en une seule étape. Grâce à 4 têtes outils facilement interchangeables, la machine pourrait déposer des matériaux conducteurs mais aussi des matériaux conducteurs, que ce soit un filament, des granulés ou une encre.

Les imprimantes 3D multi-matériaux existent déjà me direz vous. Et vous avez raison, elles sont de plus en plus nombreuses sur le marché et multiplient les possibilités de fabrication. Les solutions hybrides rejoignent cette idée et la combinaison de l’impression 3D avec la fabrication plus traditionnelle (usinage par exemple) commence à percer.

Dans notre cas, les chercheurs du MIT ont voulu cibler un type d’application précis. Il s’agit de permettre la production très rapide de moteurs pour des machines automatisées. Lorsque ceux-ci sont défectueux et entraînent la panne de la machine, les conséquences sont souvent lourdes. Trouver la bonne pièce de rechange est alors capital. Si on pouvait la fabriquer directement sur place, en fonction du besoin, les bénéfices seraient importants.

Fonctionnement de l’imprimante 3D multi-matériaux du MIT

C’est donc dans ce contexte qu’intervient cette nouvelle plateforme d’impression 3D. Elle s’appuie sur une solution d’extrusion déjà existante mais “revisitée”. Concrètement, les chercheurs ont ajouté 4 extrudeurs afin qu’ils puissent gérer un type de matériau chacun, quelle que soit sa forme. Vous imaginez bien les difficultés techniques que cela suppose.

Par exemple, pour traiter un matériau électriquement conducteur, il faut pouvoir maîtriser la source de chaleur qui vient le durcir, autrement, la dégradation est trop importante. D’un autre côté, ces matériaux sont souvent sous forme d’encres qui ne sont pas déposées selon les mêmes caractéristiques qu’un filament ou un granulé. Luis Fernando Velásquez-García, chercheur principal au département de technologie des microsystèmes du MIT, précise :

Les défis techniques étaient considérables. Nous devions trouver le moyen de combiner de manière transparente plusieurs expressions différentes d’une même méthode d’impression, l’extrusion, au sein d’une seule et même plateforme.

Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont utilisé des capteurs pour vérifier que chaque buse suive un mouvement précis et prévisible. L’objectif est d’assurer l’alignement parfait de chaque couche.

Les différents outils intégrés à la machine (crédits photo : MIT)

Des débuts satisfaisants

L’équipe affirme qu’elle a réussi à produire un moteur linéaire électrique avec 5 matériaux, en seulement trois heures. Une seule étape de post-traitement a été nécessaire pour le démarrer (magnétisation des matériaux). Le moteur pourrait générer un mouvement rectiligne et serait plus performant qu’un moteur classique. Le coût total des matériaux par appareil serait seulement de 50 cents ! Luis Fernando Velásquez-García ajoute :

C’est une grande prouesse, mais ce n’est qu’un début. Nous avons la possibilité de changer fondamentalement la façon dont les choses sont fabriquées en produisant du matériel sur place en une seule étape, plutôt que de dépendre d’une chaîne d’approvisionnement mondiale. Avec cette démonstration, nous avons montré que c’est faisable.

À terme, les chercheurs du MIT souhaitent intégrer l’étape de magnétisation directement dans le processus d’impression et ajouter d’autres outils à leur plateforme pour aller encore plus loin en termes d’applications. L’objectif est vraiment de permettre une fabrication monolithique d’appareils électroniques très complexes. En attendant ces développements, retrouvez le communiqué officiel ICI.

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*Crédits photo de couverture : l’équipe de chercheurs du MIT