Des chercheurs ont réussi à imprimer en 3D le plus petit verre à vin du monde, presque imperceptible à l’œil nu, son bord étant plus fin que la largeur d’un cheveu humain. Loin de vouloir séduire les buveurs modérés, ce verre a été conçu pour démontrer une nouvelle technique simplifiée de création de structures en verre de silice, qui trouve son application dans de nombreux domaines, des télécommunications à la robotique.
La technique, mise au point à l’Institut Royal de Technologie KTH de Stockholm, surmonte les complications liées à l’impression 3D de composants essentiels en verre de silice, comme le besoin d’un traitement thermique, explique le professeur de la KTH, Frank Niklaus.
Selon Niklaus, cette technique peut être utilisée pour des lentilles sur mesure pour des machines médicales permettant la réalisation de chirurgies peu invasives, des micro-robots naviguant dans des environnements extrêmes, ou des filtres et coupleurs pour les réseaux de fibres optiques, pour ne citer que quelques applications.
Le groupe de chercheurs a notamment produit un filtre à fibre optique dans le cadre de leur étude. Ils démontrent que leur technique permet d’imprimer directement des dispositifs sur la pointe d’une fibre optique aussi fine qu’un cheveu humain.
“Le réseau internet repose sur des fibres optiques faites de verre. Dans ces systèmes, toutes sortes de filtres et de coupleurs sont nécessaires et peuvent désormais être imprimés en 3D grâce à notre technique“, déclare Kristinn Gylfason, co-auteur de l’étude et professeur associé de micro- et nanosystèmes à la KTH. “Cela ouvre de nouvelles possibilités considérables.“
Le procédé réduit considérablement l’énergie nécessaire pour imprimer du verre de silice en 3D, qui nécessite normalement de chauffer les matériaux à plusieurs centaines de degrés pendant des heures, précise l’auteur principal de l’étude, Po-Han Huang, doctorant à la KTH. “L’avantage de notre méthode est qu’il n’y a pas besoin de traitement thermique et que le verre peut résister à une chaleur extrême dans les applications.”
Un autre atout, ajoute-t-il, est que cette méthode permet de produire du verre de silice à partir de matériaux commerciaux facilement disponibles.
L’élimination du besoin de traitement thermique accroît la possibilité d’utiliser cette technique dans divers scénarios d’application. “Les préoccupations lors de l’intégration des méthodes d’impression 3D varient généralement en fonction des applications. Bien qu’une optimisation de notre méthode soit encore nécessaire pour différentes applications, nous pensons que notre méthode constitue une avancée importante et nécessaire pour l’impression 3D de verre dans des scénarios pratiques.”
Et que dire de ce verre à vin ? Est-il vraiment le plus petit du monde ? Après tout, beaucoup d’objets de démonstration ont déjà été imprimés en 3D, comme des statues et des voitures miniatures.
Le Pr. Niklaus affirme que la différence réside dans le fait que cette démo est en verre : “Personne n’a certainement jamais imprimé en 3D un verre à vin constitué de verre tel quel” a t-il conclu.
Publication / Impression tridimensionnelle de verre de silice avec une résolution inférieure au micromètre. Nature Communications, doi.org/10.1038/s41467-023-38996-3
En synthèse
L’impression 3D de verre ouvre un champ d’applications inédit et offre des solutions innovantes, notamment dans les domaines des télécommunications, de la robotique et de la médecine. Malgré les avancées notables, cette technique nécessite encore des améliorations pour optimiser son utilisation dans différents contextes.
Les points à retenir
Qu’est-ce que l’impression 3D de verre ?
C’est une technique qui permet de créer des structures en verre de silice en trois dimensions. Elle est notamment utilisée pour fabriquer des lentilles pour des machines médicales, des micro-robots ou des filtres et coupleurs pour les réseaux de fibres optiques.
Quelles sont les applications potentielles de cette technique ?
Cette méthode peut être utilisée pour créer des lentilles sur mesure pour des machines médicales, des micro-robots pour des environnements extrêmes, ou des filtres et coupleurs pour des réseaux à fibres optiques.
Pourquoi ce verre à vin est-il unique ?
Selon le professeur Niklaus, bien que de nombreux objets de démonstration aient déjà été imprimés en 3D, ce verre à vin est unique car il est le premier à être constitué de verre imprimé en 3D.
Quels sont les avantages de cette technique ?
Elle permet de produire du verre de silice sans nécessiter de traitement thermique, ce qui réduit considérablement l’énergie nécessaire à son impression. De plus, elle offre la possibilité de créer des structures sur mesure, ouvrant ainsi de nombreuses possibilités d’application.
Quels sont les défis de l’impression 3D de verre ?
Même si cette technique est prometteuse, elle nécessite encore des optimisations pour différentes applications. Par ailleurs, la disponibilité et le coût des matériaux commerciaux utilisés peuvent également représenter un défi.
Publication / Impression tridimensionnelle de verre de silice avec une résolution inférieure au micromètre. Nature Communications, doi.org/10.1038/s41467-023-38996-3
Légende illustration principale : Le plus petit verre à vin imprimé en 3D au monde (à gauche) et un résonateur optique pour les télécommunications par fibre optique, photographiés au microscope électronique à balayage à l’Institut royal de technologie KTH. Le bord du verre est plus petit que la largeur d’un cheveu humain.
[ Rédaction ]
