L’impression 3D à partir d’ondes sonores

Et si vous pouviez utiliser les ondes sonores comme technique d’impression 3D? C’est le projet imaginé par une équipe de chercheurs de Harvard : ils ont pu créer des gouttelettes de différents liquides d’une composition et viscosité sans précédent en s’appuyant sur l’acoustophorétique, ou lévitation acoustique. Selon eux, cette technique permettra d’imprimer en 3D une multitude de matériaux à la demande et de synthétiser des produits bio-pharmaceutiques et cosmétiques, ainsi que des matériaux optiques et conducteurs.

Aujourd’hui, les microcapsules utilisées dans la fabrication des médicaments sont créées à partir d’une imprimante 3D à jet d’encre, une technique qui ne conviendrait que pour des liquides environ 10 fois plus visqueux que l’eau. Pourtant, de nombreux fluides qui intéressent les scientifiques le sont beaucoup plus. Par exemple, certains bio-polymères à base de sucre peuvent être aussi visqueux que le miel qui est lui-même 25 000 fois plus visqueux que l’eau. Cette viscosité change également avec la température ce qui complexifie l’optimisation des paramètres d’impression et donc la taille des gouttelettes.

C’est pour ces raisons que l’équipe de chercheurs a souhaité développé un système d’impression 3D qui serait indépendant des propriétés physiques du liquide. Ils l’ont construit en utilisant les ondes sonores pour aider la gravité à former des gouttes de taille contrôlée à partir de fluides visqueux. Ils ont donc conçu un résonateur acoustique capable d’amplifier des ultrasons au niveau de la buse d’impression. On a donc des forces de traction 100 plus fortes, ce qui permettra de détacher la goutte de l’imprimante. Les ondes sont ici des forces supplémentaires à la gravité.

Daniele Foresti, chef de la recherche, explique : “L’idée est de générer un champ acoustique qui vient détacher littéralement de petites gouttelettes de la buse, comme si vous cueillez le fruit d’un arbre.”

Les chercheurs affirment avoir testé le procédé sur une large gamme de matériaux, notamment le miel, les encres à base de cellules souches, les bio-polymères, les résines optiques et les métaux liquides. La force exercée fait tomber chaque gouttelette de la buse lorsqu’elle atteint une taille spécifique, allant de 800 µm à 65 µm, sur une plaque en verre. Les chercheurs ont constaté que plus l’amplitude des ondes sonores était élevée, plus la taille des gouttelettes était petite, quelle que soit la viscosité du fluide. Leur trajectoire peut aussi être modifiée en jouant sur la fréquence.

Les chercheurs précisent que les ondes ne traversent pas les gouttes, ce qui sécurise la méthode, même avec des matériaux biologiques sensibles comme des cellules et des protéines. “Notre technologie devrait avoir un impact immédiat sur l’industrie pharmaceutique, conclut Foresti. Toutefois, nous pensons qu’elle sera une méthode intéressante pour d’autres marchés.” Retrouvez l’ensemble de l’étude sur le site de l’université.

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