Nouvelles avancées en fabrication additive dans les universités américaines, allemandes et indiennes : un capteur IRM imprimé en 3D coûte 30 dollars

fr.wedoany.com Rapport : L’Institut d’ingénierie des systèmes moléculaires et des matériaux avancés (IMSEAM) de l’Université de Heidelberg, en Allemagne, a développé un matériau recyclable en boucle fermée utilisable dans les procédés de traitement numérique de la lumière (DLP) et de stéréolithographie (SLA), permettant aux résines d’impression 3D à base de lumière de se décomposer en leurs éléments moléculaires en quelques secondes à température ambiante sous l’action d’un catalyseur chimique spécial, puis d’être réutilisées. Par rapport à d’autres procédés polymères comme le dépôt de fil fondu (FFF), l’impression 3D à base de lumière offre des avantages en termes de résolution et, dans certains cas, de vitesse, mais sa durabilité est remise en question en raison de la difficulté à recycler ses résines. Les polymères métastables développés par l’université comportent des points de rupture prédéterminés : sous l’action d’un catalyseur chimique spécial, les longues chaînes se décomposent intégralement en quelques secondes à température ambiante. Johannes Markhart, doctorant, explique dans un communiqué de presse que ce processus s’apparente à un effet domino. Lors des expériences, l’équipe a fabriqué des structures complexes à l’échelle micrométrique à partir de ce matériau, puis les a décomposées pour revenir à la résine polymère ; l’analyse spectroscopique a confirmé que le produit recyclé présentait une composition chimique identique au matériau de départ au niveau moléculaire. Eva Blasco, professeure et responsable du projet, indique que stabilité et recyclabilité ne s’excluent pas mutuellement. Cette recherche a été publiée dans la revue Advanced Materials.

Une autre avancée en impression 3D durable provient de chercheurs de l’Institut indien d’ingénierie et de technologie rurale (IERT) et de l’Institut national de technologie Motilal Nehru d’Allahabad (MNNIT). Ils ont développé un système d’extrusion de filament qui convertit le PET issu de bouteilles en plastique usagées en filament adapté au procédé FFF. L’équipe de recherche a trié, nettoyé, séché et broyé les bouteilles usagées avant de les transformer en filament, puis a extrudé des éprouvettes à partir de granulés de PLA sur le même système à des fins de comparaison. Les résultats montrent que la résistance à la traction du PLA est supérieure d’environ 11 % à celle du PET (44 ± 3,6 MPa contre 39 ± 3,2 MPa). Bien que le PET recyclé soit inférieur aux performances typiques du PET vierge, l’équipe estime qu’il conserve une valeur pour des applications telles que les articles ménagers et les produits de mode. L’étude souligne également que les principaux défis du recyclage du PET en filament résident dans la gestion de l’humidité et la cohérence dimensionnelle. L’équipe reconnaît que des optimisations et caractérisations supplémentaires sont encore nécessaires avant que le filament en PET recyclé ne remplace pleinement les filaments standard, mais elle estime avoir démontré une base pratique pour la préparation de matières premières polymères recyclées en fabrication additive. Cette recherche a été publiée dans la revue Advanced Manufacturing.

Les dispositifs médicaux prêts à l’emploi conçus pour les adultes ne fonctionnent pas toujours efficacement chez les nourrissons et les enfants, ce qui a incité des chercheurs de l’Université de Californie du Sud (USC) à développer un capteur IRM flexible personnalisable pour chaque patient. Chaque capteur peut être imprimé en 3D en moins de 10 minutes pour un coût d’environ 30 dollars ; lors des tests, son contraste d’image s’est révélé quatre fois supérieur à celui des capteurs prêts à l’emploi. Yasser Khan, professeur adjoint aux départements de génie électrique et informatique et de génie biomédical de l’université, indique qu’en rendant la production d’équipements IRM personnalisés plus rapide et plus économique, on pourrait offrir une meilleure imagerie aux patients traditionnellement moins bien desservis, en particulier les nourrissons et les enfants, apportant à l’IRM un niveau de précision et de personnalisation actuellement inexistant. Sur le plan technique, une encre d’argent conductrice est imprimée en 3D sur un élastomère thermoplastique épousant le corps du patient, puis le capteur obtenu (également appelé bobine) est connecté au système IRM. Le capteur a été conçu et fabriqué dans le laboratoire de Khan, puis testé au Centre des sciences de l’imagerie dynamique (DISC), équipé d’un système IRM unique. Cette recherche a été publiée dans la revue Nature Communications.

Des ingénieurs de l’Université de l’Utah, aux États-Unis, ont démontré une méthode d’impression 3D qui évite la construction couche par couche, en utilisant un photomasque à l’échelle nanométrique pour diffracter le laser en motifs holographiques et solidifier le matériau en une seule fois. L’équipe a utilisé cette technique pour imprimer des ensembles de microtubes, avec des diamètres individuels aussi petits que 6 micromètres et des rapports d’aspect allant jusqu’à 120:1 ; les pièces imprimées peuvent comporter des vides sur la longueur et la largeur, mais la création de vides sur la hauteur nécessite encore des améliorations. Pour y remédier, les chercheurs ont exploité les différentes échelles de temps entre l’exposition à la lumière et le processus de durcissement, en concevant par calcul informatique des photomasques qui maintiennent les zones prévues comme creuses suffisamment sombres pour éviter la réticulation moléculaire. Les formes obtenues, telles que des cylindres creux et des cubes, peuvent servir de preuve de concept pour des pièces imprimées de plus grande taille, l’impression étant réalisée en quelques secondes. Cette recherche a été publiée dans la revue Science Advances.