Comment une erreur d’impression 3D a-t-elle donné naissance à des structures anisotropes inspirées du gecko ?

Et si un défaut dans l’impression 3D pouvait devenir la clé du développement d’une nouvelle technologie ? C’est la proposition d’un groupe de chercheurs de l’Université de Hanyang, en Corée du Sud, qui ont tiré parti du surplus d’exposition pour créer des surfaces adhésives inspirées des geckos. Grâce au procédé DLP, ils ont réussi à reproduire des structures anisotropes semblables à celles des pattes de ces reptiles, connus pour leur capacité à adhérer aux surfaces et à s’en détacher aisément.

Parmi les applications potentielles de ces structures figurent la robotique souple, les dispositifs biomédicaux ou encore les systèmes de manipulation d’objets. L’étude a été publiée dans la revue Microsystems & Nanoengineering et a impliqué plusieurs départements de l’université coréenne.

Explication du processus de fabrication et de test des structures anisotropes. (Crédits image : Kim, S., Kim, J., Seo, S. et al.)

L’impression 3D par DLP (Digital Light Processing) consiste à solidifier sélectivement des résines à l’aide de la lumière. Toutefois, l’un de ses principaux défis est le surplus d’exposition: il survient lorsque la lumière dépasse la zone prévue et durcit la pièce dans des zones non désirées. Ce phénomène est généralement considéré comme un défaut, car il compromet la précision de la structure. Mais dans cette étude, les chercheurs ont décidé de reconsidérer cette limitation. Ils ont utilisé le surplus d’exposition de manière stratégique pour former des microstructures inclinées, inspirées des pattes adhésives des geckos. En contrôlant la direction d’impression et la durée d’exposition à la lumière, ils ont réussi à induire une inclinaison parfaite dans des piliers microscopiques, à partir de simples modèles numériques.

Pourquoi s’inspirer des geckos pour créer des structures anisotropes ?

Les pattes des geckos sont couvertes de minuscules structures appelées setae, qui se ramifient elles-mêmes en micro-spatules. Cette disposition leur permet d’adhérer fermement à des surfaces lisses, sans utiliser de succion. Leur secret réside dans l’orientation inclinée des fibres, qui leur permet de coller solidement lorsqu’une pression est exercée dans une direction, mais de se détacher facilement avec une légère torsion.

En imitant ce principe, l’équipe a traité les microstructures imprimées à l’aide d’une technique de double moulage, les transformant en surfaces capables d’adhérer de manière similaire aux geckos. Ces nouvelles surfaces imprimées reproduisent cette capacité d’adhérence et sont idéales pour des applications telles que des pinces robotiques destinées à manipuler des objets délicats sans les endommager.

Pour démontrer la viabilité de leur méthode, les chercheurs ont fabriqué un module mécanique intégrant ces structures anisotropes. Leur prototype a pu adhérer à différents matériaux et les relâcher facilement grâce à un mouvement contrôlé. De plus, en comparant les nouvelles structures à celles fabriquées par des méthodes classiques, ils ont constaté une meilleure stabilité, tout en simplifiant le processus de fabrication. Ainsi, l’utilisation du surplus d’exposition comme paramètre de conception a permis d’éliminer des étapes intermédiaires coûteuses, rendant le procédé plus efficace.

Photos de surfaces anisotropes fonctionnelles. (Crédits photo : Kim, S., Kim, J., Seo, S. et al.)

Cette étude démontre comment un défaut peut devenir un atout lorsqu’il est repensé avec créativité. En réinterprétant le surplus d’exposition comme un outil de conception, les chercheurs ont dépassé les limitations techniques du procédé DLP et ouvert une nouvelle voie pour la fabrication de structures avancées.

Le développement de pinces robotiques inspirées des geckos n’est qu’un exemple du potentiel de cette technique. À l’avenir, elle pourrait s’étendre à des domaines tels que la robotique souple, les dispositifs médicaux de haute précision ou encore les systèmes d’assemblage industriels. Pour en savoir plus sur la technique, cliquez ICI.

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