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L’impression 3D pourrait-elle permettre d’améliorer la puissance des téléphones portables et du WiFi ?

Publié le 11 novembre 2022 par Mélanie W.
impression 3D wifi

Une équipe d’ingénieurs et de scientifiques de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard a trouvé une autre utilisation possible de la fabrication additive. Ils ont mis au point un simple dispositif imprimé en 3D qui, selon eux, pourrait être utilisé pour tresser des filaments d’un micromètre de diamètre seulement. Cela pourrait ouvrir la voie à la fabrication d’antennes permettant d’accéder à des plages de fréquences de plus en plus élevées pour la prochaine génération de téléphones et d’appareils sans fil.

Bien que les téléphones cellulaires n’existent que depuis le début des années 70 et le WIFI depuis la fin des années 90, les exigences de notre société de plus en plus mondialisée et connectée ont conduit à des progrès rapides de la technologie. Le WIFI, par exemple, devient de plus en plus puissant et rapide. La Corée du Sud, premier pays pour la connectivité WIFI, est en tête de liste avec des vitesses allant jusqu’à 28,6 Mbps. De même, au cours des vingt dernières années, nous avons vu les téléphones portables évoluer rapidement, passant de gros téléphones encombrants qui ne pouvaient effectuer que des tâches minimales, bien que l’accès à l’internet et le courrier électronique soient présents depuis le début des années 2000, à des mini-ordinateurs élégants que nous transportons désormais dans notre poche. Cependant, si nous voulons avancer encore plus loin, nous devons créer de nouvelles antennes pour accéder à de nouvelles portées, mais les techniques de fabrication industrielle actuelles ne fonctionneront pas sur des fibres suffisamment petites pour les fabriquer, selon l’équipe de Harvard, car elles ne peuvent pas être tressées ensemble. C’est là qu’intervient l’impression 3D.

The team used 3D printed devices to manipulate microscopic objects through capillary forces as shown in these diagrams (photo credits: SEAS)

Comment l’impression 3D est-elle utilisée pour améliorer la WIFI ?

Pour les scientifiques et les ingénieurs, la solution semblait faussement simple : utiliser la tension de surface de l’eau pour saisir et manipuler des objets microscopiques. Pour ce faire, l’équipe s’est tournée vers une machine qui, par essence, n’est qu’un rectangle de plastique imprimé en 3D, de la taille d’une vieille cartouche de jeux Nintendo, et dont l’intérieur a été creusé de canaux entrecroisés. Ces canaux sont à la fois larges et étroits, rappelant une rivière qui s’élargit dans certaines parties et se rétrécit dans d’autres. Les parois des canaux sont également hydrophiles, ce qui signifie qu’elles attirent l’eau. L’équipe mentionne également que le rectangle pourrait être fabriqué simplement, avec une imprimante 3D de bureau, eux-mêmes semblant utiliser une imprimante 3D SLA, bien qu’ils ne mentionnent pas de marque particulière.

L’objet fonctionne en tirant parti des forces capillaires. L’action capillaire est le processus par lequel un liquide s’écoule dans un espace étroit sans l’aide de forces comme la gravité, et elle est importante lorsqu’il s’agit de déplacer de l’eau. En immergeant le dispositif dans l’eau et en plaçant un flotteur en plastique de la taille d’un millimètre dans le canal, la tension de surface a fait que la paroi a repoussé le flotteur. Dans une section étroite, il s’éloignait autant que possible des parois, tandis que dans une section plus large, il était maintenu en place, coincé entre les forces répulsives des parois et du flotteur. En ajoutant des fibres microscopiques aux flotteurs, les chercheurs ont découvert que lorsque le niveau de l’eau changeait et que les flotteurs se déplaçaient, les fibres pouvaient s’enrouler les unes autour des autres.

Maya Faaborg, associée au SEAS et co-auteur de l’article, explique : « Le moment « eurêka » est arrivé lorsque nous avons découvert que nous pouvions déplacer les objets en modifiant la section transversale de nos canaux. Ce fut un moment de grande joie lorsque – lors de notre premier essai – nous avons croisé deux fibres en utilisant uniquement un morceau de plastique, un réservoir d’eau et une scène qui monte et descend. » L’étape finale a consisté à ajouter un troisième flotteur avec une fibre et à concevoir des canaux pour déplacer le flotteur dans un schéma de tressage. Cette méthode a été utilisée avec succès pour tresser des fibres de Kevlar de taille micrométrique.

La recherche n’en est qu’à ses débuts, mais elle a d’énormes ramifications pour l’avenir. L’équipe prévoit de continuer à concevoir des dispositifs permettant de manipuler de nombreuses fibres à la fois pour voir s’ils sont capables de fabriquer des conducteurs à haute fréquence qui pourraient à leur tour être utilisés pour fabriquer des dispositifs sans fil (WIFI) et des téléphones cellulaires plus puissants. Dans tous les cas, c’est l’impression 3D qui a joué un rôle clé dans la création du dispositif responsable de ce succès grâce à son accessibilité et à sa capacité à réaliser des structures géométriques complexes. Vous pouvez trouver l’étude complète ICI ou regarder la vidéo ci-dessus pour voir comment le processus fonctionne.

Que pensez-vous de ce projet qui s’appuie sur l’impression 3D pour améliorer la puissance de la WIFI ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : SEAS

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