Une main robotique souple fabriquée d’une traite à l’aide d’un nouveau système d’impression 3D
L‘impression 3D d’objets uniques à partir de différents matériaux peut s’avérer difficile si ces derniers durcissent à différentes vitesses. Un nouveau système désigné Inkbit résout ce problème et il a été utilisé pour imprimer une main robotique fonctionnelle très complexe… en un seul travail d’impression.
Image d’entête : Inkbit a été utilisé pour imprimer cette main robotique fonctionnelle, dotée d’os, de ligaments et de tendons. (ETH Zurich/ Thomas Buchner)
Les imprimantes 3D de type « fabrication additive » couramment utilisées fabriquent des objets en déposant des couches successives de polymères fondus ou d’autres matériaux. Sur les imprimantes bon marché, les crêtes où ces couches ne s’alignent pas parfaitement les unes sur les autres sont souvent visibles.
Les imprimantes 3D à jet, beaucoup plus sophistiquées, construisent toujours des objets par couches successives, mais elles utilisent plusieurs buses pour déposer plusieurs types de résine polymère en même temps. Une lumière ultraviolette est ensuite utilisée pour durcir les résines, après quoi un racleur intégré est utilisé pour raser les crêtes entre les couches. Ce processus de durcissement et de rasage se déroule rapidement et en continu tout au long du processus d’impression.
Les choses se compliquent lorsque l’une des résines durcit beaucoup plus lentement que les autres. Dans ce cas, si le racleur avance suffisamment vite pour que le travail d’impression se poursuive rapidement, la résine encore molle s’étale. Elle s’accrochera également au grattoir, ce qui l’encrassera. C’est là que le système Inkbit entre en jeu. Il a notamment été utilisé pour imprimer en 3D un robot à jambes et un métamatériau capable d’absorber les vibrations.
Développé dans le cadre d’une collaboration entre des scientifiques de l’institut de recherche de l’ETH Zurich et du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ce robot se passe de grattoir. À la place, il utilise une technologie appelée « jet contrôlé par la vision », dans laquelle quatre caméras à haute fréquence d’image et deux lasers scannent en permanence la surface de l’objet en cours d’impression.
Ces balayages sont utilisés pour créer une carte complexe de la profondeur de l’objet, dans laquelle toutes les imperfections de chaque couche sont enregistrées dès qu’elles sont déposées. Lors du dépôt de la couche suivante, les débits des buses sont ajustés afin de compenser ces imperfections, créant ainsi une transition en douceur entre les couches. Ainsi, les résines à durcissement plus lent ont la possibilité de durcir et le produit fini ne présente pas de stries.
La main robotique est imprimée couche par couche à l’aide de polymères à élasticité variable (à gauche : schéma, à droite : infographie). (Buchner TJK et col./ Nature)
Lors d’une démonstration de la technologie, celle-ci a été utilisée pour imprimer une main robotique très détaillée, avec des os, des ligaments et des tendons simulés. Il est important de noter que la main a été fabriquée en une seule impression continue, à partir de résines polymères rigides et élastiques qui durcissent à des vitesses différentes. Aucun assemblage postérieur à l’impression n’a été nécessaire.
La société Inkbit, qui est une entreprise dérivée du MIT, accepte désormais les travaux d’impression de clients commerciaux.
L’étude publiée dans Nature : Vision-controlled jetting for composite systems and robots et présentée sur le site de l’ETH Zurich : Printed robots with bones, ligaments, and tendons et du MIT : This 3D printer can watch itself fabricate objects.
