Harry Cohen Tanugi

Des chercheurs mettent au point d'"étonnantes" structures de glace créatives imprimées en 3D

Les chercheurs en ont fait la démonstration en imprimant un arbre, une hélice autour d'un poteau et même une figurine de pieuvre d'un millimètre et demi de haut à partir de glace. Grâce au changement de phase rapide de l'eau et à la solidité de la glace, l'impression 3D de structures de glace de forme libre a été possible sans qu'il soit nécessaire d'imprimer couche par couche ou de recourir à des structures de support.

"Contrôler autant de paramètres était un défi", a expliqué Garg. "Nous avons progressivement gagné en complexité".

Un accomplissement étonnant

Des expériences ont été menées pour déterminer le chemin d'impression, la vitesse de l'étage de mouvement et les fréquences des gouttelettes nécessaires pour fabriquer des structures de glace lisses avec des géométries droites, inclinées, ramifiées et hiérarchiques de manière reproductible.

Burak Ozdoganlarle directeur associé de l'Engineering Research Accelerator de la CMU, qui a supervisé l'étude, l'a qualifiée de "réalisation étonnante qui permettra des avancées passionnantes".

"Nous pensons que cette approche a un énorme potentiel pour révolutionner l'ingénierie tissulaire et d'autres domaines, où des structures miniatures avec des canaux complexes sont demandées, comme pour la microfluidique et la robotique douce."

En un an à peine, le procédé de glace 3D pourrait être utilisé pour des applications d'ingénierie telles que la création de canaux pneumatiques pour la robotique douce. Cependant, l'application clinique pour l'ingénierie tissulaire prendra plus de temps.

L'étude a été publiée pour la première fois dans Science avancée.

Résumé :

L'eau est l'un des éléments les plus importants pour la vie sur terre. La capacité de changement de phase rapide de l'eau ainsi que sa compatibilité environnementale et biologique en font également un matériau structurel unique pour l'impression 3D de structures de glace de manière reproductible et précise. Ce travail présente le processus d'impression 3D de glace à forme libre (3D-ICE) pour la fabrication rapide et reproductible de structures de glace avec une résolution à l'échelle micro. Un dépôt d'eau à la demande sur une plateforme à -35 °C transforme rapidement l'eau en glace. La dimension et la géométrie des structures sont contrôlées de manière critique par la modulation de la fréquence d'éjection des gouttelettes et les mouvements de la scène. L'approche de forme libre évite la construction couche par couche et les structures de support, même pour les géométries en surplomb. Des géométries complexes et en surplomb, des structures hiérarchiques ramifiées avec des transitions douces, des sections transversales circulaires, des surfaces lisses et des caractéristiques à micro-échelle (aussi petites que 50 µm) ont été démontrées. Comme exemple d'application, les modèles de glace sont utilisés comme géométries sacrificielles pour produire des pièces en résine avec des caractéristiques internes bien définies. Cette approche pourrait ouvrir des perspectives intéressantes pour la microfluidique, les dispositifs biomédicaux, l'électronique douce et l'art.

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