31 Jan, 2020

La SUTD développe l’impression 4D réversible révolutionnaire avec des collaborateurs de recherche

Business, Electronique, Informatique, Logiciel, Matériel, NTIC, Services, Sociétés, Technologie

Des chercheurs de la « Singapore University of Technology and Design » (SUTD) ont travaillé avec la NTU (Nanyang Technological University) pour révolutionner l’impression 4D en faisant changer la forme d’un matériau fabriqué en 3D, et ce, de manière répétée, sans composants électriques

Imaginez que vos rideaux se déploient ou se rétractent automatiquement sans que vous ayez à lever le petit doigt ?

La technologie d’impression 4D réversible pourrait faire de ces « rideaux intelligents » une réalité sans l’aide de capteurs ou d’appareils électriques, mais en se basant sur les niveaux de chaleur variables au cours des différentes heures de la journée pour en modifier la forme.

L’impression 4D fait essentiellement référence à la capacité des objets imprimés en 3D à changer de forme au fil du temps, sous l’effet de la chaleur ou de l’eau, tandis que l’aspect réversible de cette technologie lui permet de reprendre sa forme initiale. Cependant, pour lui faire reprendre sa forme initiale, il faut généralement étirer ou tirer manuellement l’objet, ce qui peut être laborieux et prendre du temps.

Ces dernières années, l’étude de l’impression 4D réversible, où l’objet reprend sa forme initiale sans aucune intervention humaine, a connu des progrès considérables. Cela implique généralement l’utilisation d’un hydrogel comme stimulus pour obtenir une impression 4D réversible.

Comme l’hydrogel manque de résistance mécanique, il est devenu une limitation lorsqu’il est utilisé pour des applications porteuses. En même temps, d’autres travaux de recherche qui utilisaient différentes couches de matériaux comme alternative à l’hydrogel, ne faisaient que rendre plus fastidieuse la procédure permettant l’actionnement réversible.

Pour relever ces défis, des chercheurs de l’Université de technologie et de design de Singapour ont collaboré avec l’Université technologique de Nanyang pour révolutionner l’impression 4D en la rendant réversible, sans avoir besoin d’hydrogel ni d’intervention humaine.

Ce travail de recherche n’a utilisé que deux matériaux, VeroWhitePlus et TangoBlackPlus, qui étaient plus facilement disponibles et compatibles pour l’impression dans une imprimante polyjet 3D par rapport à l’utilisation d’un hydrogel. Les chercheurs ont également prouvé dans leur article que les matériaux étaient capables de conserver une résistance mécanique considérable pendant et après l’actionnement.

Le procédé consistait à faire gonfler l’élastomère avec de l’éthanol pour remplacer la fonction de gonflement de l’hydrogel afin d’induire une contrainte sur le matériau de transition. Lorsqu’il est chauffé, le matériau de transition change de forme pour prendre une seconde forme. Après que l’éthanol a séché l’élastomère, le fait de chauffer à nouveau le matériau de transition lui permettra de reprendre sa forme initiale, car l’élastomère tirera le matériau de transition vers l’arrière en raison de l’énergie élastique qui y est stockée après le séchage.

L’élastomère joue une double fonction dans l’ensemble de ce processus. Il est utilisé pour induire une contrainte dans la phase de programmation et stocker l’énergie élastique dans le matériau pendant la phase de récupération.

Ce processus d’impression 4D réversible s’est également révélé plus précis lorsque le matériau reprend sa forme initiale que lorsqu’il est étiré manuellement ou qu’il est soumis à une contrainte. Bien qu’il n’en soit encore qu’à ses débuts, ce développement révolutionnaire offre une grande variété d’applications pour l’avenir, lorsque davantage de mécanismes et de matériaux seront disponibles pour l’impression.

« Si l’impression 4D réversible est en soi un grand progrès, le fait de pouvoir utiliser un matériau plus robuste tout en assurant un renversement plus précis lors du changement de forme est révolutionnaire car il nous permet de produire des structures complexes qui ne peuvent pas être facilement réalisées par une fabrication conventionnelle. En s’appuyant sur les conditions environnementales plutôt que sur l’électricité, cela change la donne dans diverses industries, en changeant complètement la façon dont nous concevons, créons, emballons et expédions les produits », a déclaré le professeur Chua Chee Kai, chercheur principal et responsable du développement des produits d’ingénierie au SUTD.