Le prototypage rapide en mécanique

L'impression 4D, désigne la création de pièces 3D dont la forme évolue au cours du temps en fonction de stimuli externes. Les stimuli peuvent être de différente nature : physiques (champ électrique, champ magnétique, lumière, température, vibrations), chimiques (PH, photochimie) ou biologiques (glucose, enzymes, biomolécules)

Cette technologie permet de créer des objets ayant des comportements dynamiques bien qu'ils soient dépourvus d'effecteurs intégrés.

Les procédés de mise en forme restent traditionnels, la différence réside dans les matériaux utilisés :

• polymères à mémoire de forme (PMF) qui sont des matériaux capables de mémoriser une forme macroscopique, de la conserver pendant un certain temps, et de reprendre leur forme d’origine,
• élastomères à cristaux liquides (LCE en anglais) qui, comme leur nom l’indique, contiennent des cristaux liquides sensibles à la chaleur. En contrôlant leur orientation, on peut programmer la forme souhaitée,
• hydrogels. Ce sont des chaînes polymères principalement constituées d’eau, particulièrement utilisés dans les procédés de photopolymérisation,
• des multi-matériaux : ce sont principalement des composites (bois, carbone, etc.) qui sont ajoutés aux PMF ou aux hydrogels.

Les applications potentielles sont nombreuses :

• composants capables de s’auto-assembler sans intervention humaine,
• composants auto-adaptables capables de combiner détection et actionnement au sein d’un même matériau,
• composants auto-réparables pour compenser des défauts (d’usure, de fabrication),
• robots miniatures souples capables de travailler dans des environnements dangereux ou de se déplacer en milieu confiné, comme dans le corps humain, pour livrer un médicament ou pour effectuer des opérations micro-invasives,
• endoprothèses, organes et tissus intelligents,
• cellules solaires auto-orientables en fonction de l'angle d'incidence la lumière,
• textiles biomimétiques auto-adaptatifs,
• etc.