Des ingénieurs du MIT à Cambridge, aux États-Unis, développent une plateforme d'impression 3D multi-matériaux pour fabriquer des moteurs en une seule étape

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe d'ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge, aux États-Unis, a récemment mis au point une plateforme de fabrication additive multi-matériaux capable d'imprimer un moteur en une seule étape, simplifiant ainsi considérablement le processus de fabrication. Le système utilise quatre outils d'extrusion pouvant traiter divers matériaux fonctionnels tels que des matériaux conducteurs et magnétiques, en alternant les extrudeurs et en construisant l'appareil couche par couche via la buse.

Les chercheurs ont utilisé ce système pour imprimer, en quelques heures, un moteur linéaire électrique utilisant cinq matériaux au total. Une seule étape de post-traitement a été nécessaire après l'impression pour que le moteur soit opérationnel. Le Dr Luis Fernando Velásquez-García, chercheur principal au Laboratoire de technologie des microsystèmes du MIT, a déclaré : « Une panne de moteur dans une machine automatisée peut entraîner l'arrêt de la production d'une usine. Si les ingénieurs ne trouvent pas de pièce de rechange, ils devront peut-être la commander de loin, ce qui provoque des retards coûteux. »

Velásquez-García a ajouté : « Fabriquer localement un nouveau moteur serait plus pratique, plus rapide et moins cher, mais la production traditionnelle de moteurs dépend d'équipements spécialisés et de processus complexes, généralement concentrés dans quelques centres de fabrication. » Cette technologie d'impression 3D multi-matériaux est basée sur la méthode d'extrusion, qui consiste à construire un objet couche par couche en extrudant des matériaux à travers une buse. Les ingénieurs doivent alterner entre différents matériaux pour fabriquer des dispositifs électriques, par exemple des matériaux conducteurs pour transmettre le courant et des matériaux magnétiques durs pour générer un champ magnétique permettant une conversion d'énergie efficace.

L'équipe a soigneusement conçu chaque extrudeur pour équilibrer les exigences et les contraintes des matériaux. Velásquez-García souligne : « Il y avait un défi technique majeur : nous devions intégrer de manière transparente différentes expressions de la même méthode d'impression – l'extrusion – sur une seule plateforme. » Ils ont utilisé des capteurs stratégiques et un nouveau cadre de contrôle pour s'assurer que le bras robotique pouvait saisir et placer chaque outil de manière cohérente, et que le mouvement de la buse était précis et prévisible, garantissant un alignement correct des couches de matériaux.

La fabrication du moteur linéaire a pris environ 3 heures. Après l'impression, la magnétisation du matériau magnétique dur a suffi pour obtenir un moteur pleinement fonctionnel. Velásquez-García affirme que ses performances sont « comparables ou supérieures à celles de moteurs similaires nécessitant une fabrication plus complexe ou un post-traitement supplémentaire ». À l'avenir, les ingénieurs prévoient d'intégrer l'étape de magnétisation dans le processus d'extrusion multi-matériaux et d'imprimer des moteurs rotatifs ainsi que des dispositifs électroniques plus complexes. À long terme, cette plateforme d'impression 3D pourrait être utilisée pour fabriquer rapidement des composants électroniques personnalisables pour la robotique, les véhicules ou les dispositifs médicaux, tout en réduisant les déchets de matériaux.