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L'acoustique pourrait révolutionner l'impression 3D

Une équipe de recherche d'Harvard dirigée par Daniele Foresti vient de mettre au point un nouveau procédé d'impression 3D qui leur permet de s'affranchir des contraintes liées à la viscosité.

Dans une imprimante à jet d'encre, le liquide est éjecté par des buses qui le déposent en petites gouttelettes sur la feuille de papier. Mais pour que l'encre puisse se détacher correctement et au moment voulu, il est nécessaire que sa viscosité soit optimale. Ce qui est valable pour votre imprimante domestique l'est également pour tous les autres types de machines, y compris les imprimantes 3D. Sur ces dernières, la capacité à façonner un matériau en trois dimensions est tout aussi étroitement liée à sa viscosité. Ce qui peut rendre très compliqué l'utilisation des imprimantes 3D dans certains domaines.

C'est le cas par exemple de  l'industrie pharmaceutique, dans lequel les solutions de biopolymères (couramment utilisées pour relâcher des principes actifs ou cibler des cellules spécifiques) pourraient potentiellement être imprimées en petites capsules aux multiples applications. Par exemple libérer des médicaments dans le corps de manière très localisée ou former des agrégats permettant le dépistage de drogues. Or, ces biopolymères sont souvent 100 fois plus visqueux que l'eau. Certaines solutions peuvent même être aussi visqueuses que du miel, soit environ 25.000 fois plus que l'eau. Impossible à l'heure actuelle d'en fabriquer des microparticules avec une imprimante classique.

Pour surmonter cet obstacle redoutable de la viscosité, ces chercheurs américains ont réussi à former des petites gouttes, jusqu'alors réfractaires à un écoulement fluide grâce à l'utilisation d'ondes sonores. D'ordinaire, la goutte tombe de l'aiguille grâce à la simple action de la gravité. Pour cette imprimante, les ondes sonores créent une force supplémentaire qui s'additionne à la gravité pour faire tomber la goutte de l'embout d'impression.

Les chercheurs ont pu constater que plus l'amplitude des ondes sonores était élevée, plus la force exercée sur la buse l'était également. La goutte se détache alors plus vite et elle est plus petite. "Les diamètres de nos gouttelettes vont de 100 à 1000 micromètres. Par la suite, nous voulons développer l'embout de la buse pour augmenter la résolution, et obtenir des gouttes encore plus petites" poursuit Daniele Foresti.

Tous les secteurs d'activités , qu'il s'agisse de la cosmétique, de l'optique, ou encore de l'alimentaire devraient pouvoir tirer profit de ce nouveau procédé d'impression. Mais le secteur qui devrait le plus en profiter reste l'industrie pharmaceutique. En effet ce nouveau procédé acoustique pourrait faciliter l'impression de tissus vivants, composés de cellules humaines.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Advances

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