Les avancées technologiques dans le domaine de l’impression 3D ne cessent de repousser les limites du possible. Les chercheurs du MIT et de l’Université du Texas à Austin ont franchi une étape majeure en développant la première imprimante 3D à base de puce, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications passionnantes.
L’équipe de recherche interdisciplinaire a mis au point un prototype d’imprimante 3D composé d’une seule puce photonique à l’échelle millimétrique. Cette puce émet des faisceaux de lumière reconfigurables dans un puits de résine qui durcit lorsqu’elle est exposée à la lumière visible.
Contrairement aux imprimantes 3D traditionnelles, le prototype ne comporte aucune pièce mobile. Il s’appuie sur un réseau de minuscules antennes optiques pour diriger le faisceau lumineux. La résine liquide a été spécialement conçue pour durcir rapidement lorsqu’elle est exposée à la longueur d’onde de la lumière visible émise par le faisceau.
Combiner la photonique sur silicium et la photochimie
En combinant la photonique sur silicium et la photochimie, les chercheurs ont pu démontrer qu’une puce est capable de diriger des faisceaux lumineux pour imprimer en 3D des motifs bidimensionnels arbitraires, y compris les lettres M-I-T. Les formes peuvent être entièrement formées en quelques secondes.
Jelena Notaros, auteure principale de l’étude et professeure au MIT, souligne le potentiel de cette technologie :
« Ce système repense complètement ce qu’est une imprimante 3D. Il ne s’agit plus d’une grosse boîte posée sur un banc dans un laboratoire créant des objets, mais de quelque chose de portable et de poche. Il est passionnant de penser aux nouvelles applications qui pourraient en découler et à la façon dont le domaine de l’impression 3D pourrait changer. »
Des applications prometteuses dans divers domaines
À long terme, les chercheurs envisagent un système où une puce photonique est placée au fond d’un puits de résine et émet un hologramme 3D de lumière visible, durcissant rapidement un objet entier en une seule étape.
Une imprimante 3D portable de ce type pourrait avoir de nombreuses applications, comme permettre aux cliniciens de créer des composants de dispositifs médicaux sur mesure ou aux ingénieurs de réaliser des prototypes rapides sur un chantier.
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Le groupe Notaros du MIT, spécialisé dans la photonique sur silicium, a travaillé en étroite collaboration avec le groupe Page de l’Université du Texas à Austin, qui a mis au point des résines photopolymérisables spécialisées pouvant être durcies rapidement à l’aide de longueurs d’onde de lumière visible.
Les chercheurs ont activement réglé les modulateurs à l’aide d’un champ électrique, qui réoriente les molécules de cristaux liquides dans une certaine direction. De cette manière, ils peuvent contrôler avec précision l’amplitude et la phase de la lumière acheminée vers les antennes.
Vers une impression 3D volumétrique en une seule étape
S’appuyant sur ce prototype, les chercheurs souhaitent développer un système tel que celui qu’ils avaient initialement conceptualisé : une puce émettant un hologramme de lumière visible dans un puits de résine pour permettre une impression 3D volumétrique en une seule étape.
Jelena Notaros conclut :
« Pour y parvenir, nous avons besoin d’une conception de puce photonique sur silicium complètement nouvelle. Nous avons déjà décrit en grande partie à quoi ressemblerait ce système final dans cet article. Et maintenant, nous sommes impatients de continuer à travailler vers cette démonstration ultime. »
Légende illustration : Ce minuscule dispositif pourrait permettre à un utilisateur de créer rapidement des objets personnalisés et peu coûteux, comme une attache pour réparer une roue de vélo bancale ou un composant pour une opération médicale critique. (Crédit: Sampson Wilcox, RLE)
