Impression 3D de Main Robotique avec Ligaments et Tendons Fonctionnels

Un robotique squelettique avec des ligaments et des tendons fonctionnels peut maintenant être 3D-printé en une seule exécution. Cette réalisation étonnante a été rendue possible grâce à une nouvelle approche de fabrication additive qui peut imprimer à la fois des matériaux rigides et élastiques en haute résolution.

Nouvelle Approche de Fabrication Additive

Ce travail novateur est le résultat d'une collaboration entre des chercheurs de l'ETH Zurich en Suisse et Inkbit, une spin-off du Massachusetts Institute of Technology basée à Medford, Massachusetts. Le groupe a développé une nouvelle technique d'impression 3D par jet d'encre capable d'utiliser une gamme plus large de matériaux que les dispositifs précédents.

Dans un nouvel article publié dans Nature, le groupe montre pour la première fois que cette technologie peut être utilisée pour imprimer des dispositifs mobiles complexes composés de plusieurs matériaux en une seule opération. Cela comprend une main robotique inspirée de la biologie, un robot à six pattes avec une pince et une pompe similaire au cœur humain.

Impression 3D par Jet d'Encre

Cette nouvelle technique d'impression 3D par jet d'encre fonctionne sur des principes similaires à ceux d'une imprimante à jet d'encre de bureau classique. Cependant, au lieu d'utiliser des encres colorées, cette imprimante pulvérise des résines qui durcissent lorsqu'elles sont exposées à la lumière ultraviolette (UV). De plus, elle est capable d'imprimer à une résolution extrêmement élevée, avec des voxels (équivalents 3D des pixels) de seulement quelques micromètres de diamètre.

Palette de Matériaux Élargie

Si les imprimantes 3D à jet d'encre ne sont pas nouvelles, la gamme de matériaux qu'elles pouvaient utiliser était généralement limitée. Inkbit a résolu ce problème en développant une imprimante dotée d'une plate-forme mobile. Cette plate-forme se déplace sous plusieurs unités à jet d'encre, une unité de durcissement par UV et une unité de numérisation. Après le dépôt et le durcissement d'une couche, le scanner crée une carte de profondeur de la surface d'impression, qui est ensuite comparée au modèle 3D. Cette comparaison permet d'ajuster le débit de déposition des unités à jet d'encre afin de corriger les irrégularités.

Impression de Main Robotique

Pour démontrer le potentiel de cette nouvelle technologie, les chercheurs ont imprimé une main robotique. Cette main comporte des os rigides modélisés à partir d'images par résonance magnétique (IRM) de mains humaines et des tendons élastiques. Ces tendons peuvent être reliés à des servomoteurs pour replier les doigts vers la paume. Chaque extrémité de doigt comporte également une membrane fine avec une petite cavité à l'arrière. Cette cavité est reliée à un long tube imprimé dans la structure du doigt. Lorsque le doigt touche quelque chose, la cavité est comprimée, ce qui fait monter la pression à l'intérieur du tube. Un capteur de pression à l'extrémité du tube détecte cette pression et l'utilise pour ordonner aux doigts de s'arrêter de se replier une fois qu'une certaine pression a été atteinte.

Applications Potentielles

Outre la main robotique, les chercheurs ont également créé un robot à six pattes alimenté par air comprimé avec une pince fonctionnelle. Ils ont également fabriqué une pompe inspirée du cœur humain. Cette pompe dispose de valves unidirectionnelles et de capteurs de pression internes et est capable de pomper 2,3 litres de liquide par minute.

Vers des Impressions 3D Encore Plus Avancées

Les travaux futurs viseront à élargir davantage la gamme de matériaux que l'imprimante peut utiliser. Actuellement, elle est limitée aux matériaux qui peuvent durcir sous l'action de la lumière UV et qui ne sont pas trop visqueux pour être utilisés dans une imprimante à jet d'encre. Cependant, cette technologie pourrait ouvrir la porte à l'utilisation d'époxydes durs, d'hydrogels adaptés à l'ingénierie tissulaire, voire de polymères conducteurs permettant l'impression de circuits électroniques dans des dispositifs.

Cet article provient de la source : Robot Hand With Working Tendons Printed in One Go Multimaterial 3D-printing approach produces functional devices in a single shot
autheur: EDD GENT