Une première imprimante 3D sur puce qui tient dans la paume de la main

Alors que la tendance est à la miniaturisation, le MIT et l’université du Texas à Austin viennent de révéler leur premier prototype d’une imprimante 3D “on chip” c’est-à-dire sur puce, qui pourrait tenir dans la paume de la main. Il s’agit d’une petite machine résine qui s’appuie sur le principe de photopolymérisation : grâce à de minuscules antennes optiques, la puce est capable d’orienter un faisceau lumineux qui peut alors durcir la résine liquide. Les chercheurs expliquent avoir combiné la photonique au silicium et la photochimie pour développer ce procédé d’impression 3D et concevoir en quelques secondes seulement les lettres M-I-T comme preuve de concept. A l’avenir, ils espèrent que leur machine pourra permettre la fabrication de nombreuses applications, notamment dans le secteur médical. 

Le prototype est construit autour d’une puce photonique millimétrique capable de projeter des faisceaux lumineux reconfigurables dans une cuve de résine spécialement formulée. La puce utilise un réseau d’antennes optiques microscopiques pour diriger la lumière avec précision, éliminant ainsi le besoin de pièces mobiles traditionnelles que l’on trouve dans les imprimantes 3D classiques.

(a) Imprimante 3D commerciale à l’échelle, (b) puce photonique fabriquée, (c) système proposé avec hologramme en résine formé par la puce, (d) prototype inspiré de la stéréolithographie (pas à l’échelle).

En ce qui concerne l’importance de cette réalisation, Jelena Notaros, auteur principal de l’article et Robert J. Shillman, professeur de développement de carrière en génie électrique et informatique au MIT, ont expliqué : « Ce système permet de repenser complètement ce qu’est une imprimante 3D. Il ne s’agit plus d’une grosse boîte posée sur un banc dans un laboratoire et créant des objets, mais de quelque chose de portatif et de portable. Il est passionnant de penser aux nouvelles applications qui pourraient en découler et à la façon dont le domaine de l’impression 3D pourrait évoluer.« 

La recherche représente l’aboutissement des progrès réalisés dans les domaines de la photonique du silicium et de la photochimie. L’équipe de Notaros au MIT, connue auparavant pour ses travaux sur les systèmes de guidage de la lumière, a réorienté cette technologie pour émettre et contrôler la lumière visible, ce qui convient parfaitement à la résine spécialisée mise au point par le groupe Page de l’UT Austin. En s’appuyant sur cette technologie, ils ont réussi à construire l’imprimante 3D sur puce.

L’auteur principal et étudiante diplômée en EECS, Sabrina Corsetti, a souligné l’importance de cette innovation en déclarant : « Ici, nous nous trouvons à mi-chemin entre la photochimie standard et la photonique du silicium en utilisant des résines durcissant à la lumière visible et des puces émettant de la lumière visible pour créer cette imprimante 3D sur puce. Il s’agit d’une fusion de deux technologies en une idée totalement nouvelle.« 

Logo du MIT imprimé sur une pièce en nickel à l’aide de l’imprimante 3D sur puce.

L’équipe de recherche indique que les applications potentielles de cette technologie sont très vastes. L’imprimante 3D portable pourrait permettre la création sur place d’articles personnalisés et peu coûteux, tels que des attaches pour les réparations de bicyclettes ou des composants pour les procédures médicales. En outre, l’imprimante pourrait être très utile pour améliorer le processus de prototypage rapide, en particulier pour les pièces mineures et de petite taille. Mais surtout, l’équipe envisage des systèmes futurs dans lesquels la puce photonique pourrait émettre un hologramme 3D de lumière, durcissant un objet entier en une seule étape, ce qui amplifierait considérablement l’efficacité et le potentiel de l’impression 3D. Pour en savoir plus sur ce développement, cliquez ici.

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*Crédits de toutes les photos : Massachusetts Institute of Technology