L'impression 4D

L'impression 4D permet d’imprimer en 3D des objets dont la forme change au cours du temps et évolue en fonction des stimulations extérieures.

Comment fonctionne l’impression 4D ?

La notion d’impression 4D a été utilisée publiquement pour la première fois lors d’une conférence TED en février 2013 par Skylar Tibbits, le directeur de recherches du MIT Self Assembly Lab, au sein du prestigieux institut de technologie du Massachusetts.

Dans l’impression 4D, comme dans l’impression 3D, les objets sont conçus par ajout de couches successives de matière. L’impression 4D ajoute la possibilité à un objet imprimé en 3D de changer de couleur, de forme ou de texture au cours du temps en fonction des conditions extérieures.

Cette technologie est aujourd’hui principalement développée par Stratasys et le MIT Self Assembly Lab.

Selon le rapport de MarketsandMarkets intitulé « Le marché de l’impression 4D par matériel », la valeur totale du marché de l’impression 4D pèsera 63 millions de dollars en 2019 et 555,6 millions de dollars en 2025.

Imprimer en 4D des objets qui s'adaptent à leur environnement

 L’impression 4D au service des usages médicaux

A l’université de Wollongong, en Australie, des chercheurs ont réussi à imprimer en 4D une valve qui réagit selon la température de l’eau qui l’entoure.

« Nous avons obtenu une valve autonome. Elle se ferme quand elle détecte de l’eau chaude », explique Dr Marc in het Panhuis, l’un des chercheurs.

L’ambition de leur projet de recherche est d’imprimer en 4D une valve qui puisse être implantée dans le cœur pour remplacer une valve cardiaque défaillante.

Les chercheurs de l'université de Wollongong analyant un prototype de valve imprimée en 4D.

Les chercheurs de l’université de Wollongong analyant un prototype de valve imprimée en 4D.

Une soldat de l'armée en tenue de camouflage et portant un sniper.

Un soldat en tenue de camouflage.

 

L’armée investit dans l’impression 4D

L’impression 4D pourrait permettre aux soldats de porter des tenues qui changent de couleur et de texture selon l’environnement.

L’armée voit dans cette capacité la possibilité d’améliorer ses techniques de camouflage et a décidé d’encourager la recherche en impression 4D.

L’armée américaine a ainsi accordé une bourse de 632 000 euros à des chercheurs pour qu’ils explorent la possibilité d’imprimer des tenues de camouflage en 4D.

 

 

Les bijoux imprimés en 4D s’adaptent aux personnes qui les portent

L’entreprise américaine Nervous System a développé une collection de bijoux imprimés en 4D qui changent de forme selon les personnes qui les portent.

Nervous System a ainsi commercialisé des colliers, des bracelets et des boucles d’oreilles dont la taille varie selon le porteur du bijou.

Après l’impression 3D réussie d’une robe, la société explore actuellement la possibilité de l’imprimer en 4D avec des couleurs et des formes évolutives.

 

 

Un bijou issu du concept Kinematics développé par Nervous System et dont la taille s'adapte au porteur.

Un bijou issu du concept Kinematics développé par Nervous System et dont la taille s’adapte au porteur.

Construire des bâtiments autonomes grâce à l’impression 4D

Pour le Professeur Skylar Tibbits, l’impression 4D va transformer l’industrie du bâtiment. D’après lui, les pipelines 4D auront la capacité de s’adapter à l’environnement. Ils pourront s’élargir, se rétracter ou onduler de façon autonome.

Aujourd’hui, les pipelines traditionnels de matériaux non évolutifs doivent être déterrés et remplacés à chaque tremblement de terre ou glissement de terrain. Ces obligations font perdre un temps et une énergie considérables.

Des structures qui s’auto-construisent grâce à l’impression 4D

L’impression 4D facilite le montage de meubles à domicile

L’impression 4D permet d’imprimer en 3D des objets capables de se construire seuls. Un objet 4D en pièces détachées peut se transformer en une structure unifiée sans intervention extérieure.

Le montage de meubles est une activité complexe et souvent très fatigante. Grâce à l’impression 4D, les futurs meubles vendus en kit pourront s’assembler de façon autonome.

Une photo du sol lunaire sur lequel il pourrait devenir possible de construire des habitats grâce à l'impression 4D.

Une photo du sol lunaire sur lequel il pourrait devenir possible de construire des habitats grâce à l’impression 4D.

L’impression 4D permet la construction dans des conditions extrêmes

L’impression 4D offre la possibilité d’imprimer en 3D des installations et bâtiments en environnement extrême.

Des objets imprimés en 4D envoyés dans l’espace ou dans les milieux sous-marins pourraient, par exemple, se construire sans intervention humaine.

 

Exemple : MIT x Carbitex

 L’impression 4D à base de fibres de carbone

Le MIT s’est associé avec la société Carbitex afin de développer l’impression 4D à base de fibres de carbone, qui, trouverait de nombreuses applications dans le secteur de l’aéronautique.

Dans les moteurs d’avions, des pièces mécaniques sont chargées de réguler l’apport d’air au moteur afin de le refroidir. Ces pièces sont contrôlées électroniquement et avec l’aide de capteurs, qui sont donc des composants risquant de tomber en panne.

Avec l’impression 4D, le MIT souhaite programmer des fibres de carbone afin d’obtenir un matériau résistant qui évolue selon la température pour assurer le bon apport au moteur afin d’éviter une surchauffe et sans risque de panne.

La vidéo montre un exemple de fibre de carbone imprimée en 4D programmée par le MIT.

Contact