Des chercheurs de Tokyo font une démonstration sans aide

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Un groupe du Département de génie électrique et des systèmes d'information de l'Université de Tokyo a récemment publié un article sur sa méthode d'impression 4D de structures en origami auto-pliantes haute résolution. Leur méthode combine l'impression 4D, l'origami et la chimie pour créer des objets ayant des résolutions 1 200 fois supérieures à celles des impressions 4D par modélisation par dépôt fondu (FDM). Ce processus a le potentiel d’être utilisé dans de nombreuses applications et pourrait même constituer un moyen d’expédier votre t-shirt Zara à l’avenir.

L'impression 4D existe depuis 10 ans maintenant et est le processus d'impression 3D d'un matériau qui peut bouger lorsqu'un stimulus tel que la chaleur, la lumière ou l'électricité est appliqué après l'impression. La technologie est activement explorée pour une utilisation dans la construction, l’armée et l’exploration spatiale, et pourrait changer la donne pour l’impression 3D. Cependant, comme toutes les technologies, l’impression 4D a également ses limites, l’une d’elles étant le pliage automatique sans aide.

Le groupe de l'Université de Tokyo, dirigé par le professeur adjoint Koya Narumi, a cherché à s'attaquer de front à ce problème et à explorer les moyens d'exploiter les pavages afin d'accélérer le processus d'auto-pliage. L'idée du groupe était d'imprimer des motifs bidimensionnels sur une feuille thermorétractable à l'aide d'encres et d'imprimantes à jet d'encre UV disponibles dans le commerce. Après l'impression, le film thermorétractable était ensuite chauffé à l'eau et la feuille se transformait spontanément en la forme souhaitée. Sur la base des pavages modelés, les contraintes et les déformations ont pu être prédites via des simulations et conçues de manière à prendre la forme souhaitée.

Image du processus d'auto-pliage avec le bouquet imprimé en 4D. (Image gracieuseté de ACM Transactions on Graphics)

Le groupe affirme que son plus grand défi consistait à trouver le bon matériel et les bonnes encres à utiliser pour ce processus. Après essais et erreurs, ils ont finalement opté pour Mimaki UJF-6042 MKII comme imprimante UV, Mimaki LUS150 (CMYK+White), LH-100 (transparent) et PR-200 (apprêt) comme encres durcissables aux UV, et Hakko Shrink. Film 841-02 et feuille thermorétractable Vilene Iron OR-30N comme films thermorétractables. Grâce à ces sélections, le groupe a amélioré la résolution 1 200 fois supérieure à celle d’une impression FDM 4D standard et a mis en œuvre le processus de changement de forme plus rapidement et avec moins d’implication humaine que les recherches précédentes ne l’avaient montré.

L'équipe de Narumi a également présenté les applications finales potentielles de sa technologie avec 5 démos différentes : un chapeau, une veste, un bouquet de fleurs, un bateau dans une bouteille et une enveloppe. À l’avenir, dit l’équipe, ils aimeraient explorer d’autres matériaux fonctionnels comme les encres conductrices ou magnétiques, et tenter d’obtenir des surfaces plus lisses en utilisant cette technique.

Dans l’ensemble, il s’agit d’un excellent ajout à la communauté de l’impression 4D. L'équipe de Narumi a réussi à trouver une solution à un problème répandu dans le domaine et qui pourrait être utilisée dans de nombreux secteurs tels que la mode, l'exploration spatiale et le médical. Je peux certainement voir cela s'ajouter aux autres efforts dans le domaine de l'impression 4D, et avec l'intérêt que l'impression 4D a suscité au cours de la dernière décennie, nous sommes sûrs que la recherche continuera à prospérer dans ce domaine.

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