ShiftLens : le MIT imprime en 3D des surfaces qui changent d’image sans électronique

Une équipe du MIT a dévoilé ShiftLens, un système de conception et de fabrication destiné à imprimer en 3D des objets dont la surface change d’apparence lorsqu’on exerce une pression sur elle, qu’on la fait coulisser ou qu’on la fait pivoter, le tout sans capteur, batterie ni écran. Ces travaux sont issus du Human-Computer Interaction Engineering Group du CSAIL, le laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT. L’objectif est de permettre à l’objet d’indiquer lui-même son état dans des environnements où l’intégration de composants électroniques complique la fabrication et où ces composants résistent mal à l’usage.

La démonstration la plus parlante prend la forme d’un flacon de réactifs de laboratoire. Lorsque le bouchon est correctement serré, sa surface affiche un symbole de validation ; s’il est mal fermé, un pictogramme de danger apparaît. Dans les deux cas, l’image ne provient pas d’un écran : elle est directement imprimée dans la paroi du flacon.

Le fonctionnement de ShiftLens repose sur la superposition d’une couche lenticulaire (de minuscules lentilles cylindriques semblables à celles des cartes postales dont l’illustration change) et d’une couche de motifs, dans laquelle les images sont découpées en bandes entrelacées. Lorsque la couche de lentilles se déplace de quelques millimètres, les lentilles agrandissent d’autres bandes et l’image change. Ce mouvement peut provenir de l’objet lui-même, par exemple lorsqu’un bouchon se visse ou que le corps d’un tube de rouge à lèvres tourne. Un mécanisme imprimé à l’intérieur de la pièce peut également produire ce mouvement : un interrupteur pour passer d’un état à l’autre, une roue pour obtenir des transitions progressives ou encore une molette crantée pour choisir parmi plusieurs états.

« L’affichage interactif étant mécanique, l’utilisateur peut le contrôler de manière très intuitive », explique Yunyi Zhu, doctorante et auteure principale de l’étude.

Tout sort de l’imprimante déjà assemblé

Les lentilles, les couleurs, le corps de l’objet et le mécanisme sont produits simultanément, en une seule impression. L’équipe a travaillé avec une Stratasys J55, qui repose sur la projection de matière : ce procédé dépose des gouttelettes de résine durcies par lumière UV et prend en charge plusieurs matériaux à la fois. Les lentilles transparentes et les bandes d’image en couleur peuvent ainsi être imprimées au sein d’une même pièce. Pendant la fabrication, un support hydrosoluble remplit l’espace entre les deux couches ; il est ensuite dissous, de sorte que les éléments mobiles sortent de la machine déjà assemblés.

Le procédé ne peut pas imprimer de détails inférieurs à 200 μm, ce qui limite le système à 10 états visuels pour un pas de lentille de 5 mm. Toutes les géométries ne sont pas non plus compatibles : seules les surfaces de translation, de révolution ou combinant les deux conviennent, car les deux couches doivent pouvoir coulisser sans entrer en collision.

Zhu estime toutefois que cette technique pourrait être déployée à l’échelle industrielle. Elle cite notamment des canalisations capables de signaler le raccord à l’origine d’une fuite. De tels équipements évoluent dans des environnements soumis à l’humidité et aux contraintes mécaniques, précisément là où les composants électroniques se détériorent. Pour mieux comprendre le fonctionnement de ces pièces, la vidéo explicative de l’équipe est disponible ci-dessous.

La publication complète de l’équipe consacrée à ShiftLens peut être consultée ICI.

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*Créditos de todas las fotos: Zhu et al., MIT CSAIL (HCI Engineering Group)