Impression 4D : l'ambition de lever ses secrets
Contrairement à l’impression 3D qui produit des objets statiques, l’impression 4D permet de créer des structures qui changent de forme ou de propriétés au fil du temps, en réponse à des stimuli externes. Sous l’impulsion des chercheurs de l’IS2M, le Carnot MICA a cru au potentiel de développement de compétences très différenciantes en finançant le projet de ressourcement « 4DP ».
En 2017, la Région Grand Est émet un appel à projet visant à accompagner la structuration des acteurs de la recherche dans des domaines prioritaires. L’IS2M, membre du Carnot MICA, accompagné par 8 autres laboratoires* et avec le soutien de la M2A, est lauréat de cet appel. Ils portent ensemble dès la fin 2018 le projet « Matière informée programmable pour l’impression 4D ». Le but : faire avancer les connaissances scientifiques et technologiques autour de l’impression 4D. Ce projet de grande ampleur, financé à hauteur de 3 millions d’euros est une première en France sur ce sujet.
ÉLABORER DES OBJETS 3D AU COMPORTEMENT PROGRAMMABLE
Les chercheurs travaillent ensemble pour mettre au point des objets 3D au comportement programmable. Elaborés via différents procédés d’impression 3D, ils sont caractérisés par différentes méthodologies selon les spécificités des objets (nature du matériau, taille, fonctionnalités, …) et selon les compétences des laboratoires impliqués (propriétés mécanique, optique, chimique…).
S’inscrivant dans cet élan, le projet 4DP a réuni des chercheurs des Carnot MICA et Icéel pour travailler plus spécifiquement à l’élaboration d’objets 3D à base d’hydrogel ou de cristaux liquides dont les mouvements pourraient être contrôlés par des stimuli lumineux, d’humidité ou de température. Les résultats des travaux réalisés à travers une thèse, récompensé par le prix « Mature your PhD » en juin 2023, sont nombreux et très prometteurs. A l’échelle micrométrique, la maîtrise du procédé de fabrication permet l’impression de micro-actionneurs activables grâce à la variation de température. Les retombées pour le secteur de la microchirurgie non-invasive sont importantes.
A l’échelle macroscopique, les chercheurs ont réussi à imprimer des objets à base de matériaux composites (matrice polymère avec des particules métalliques) qui changent de couleurs en fonction du taux d’humidité, et dont la température augmente sous stimuli lumineux. Là aussi, les retombées dans le domaine des dispositifs médicaux pourraient être prometteuses. Ces résultats pourraient également avoir un impact dans la fabrication de capteur à bas coût et moins énergivore.
Grâce à la dynamique lancée par les chercheurs du consortium, les avancées scientifiques et technologiques en matière d’impression 4D continuent de progresser. Le projet ANR « PNanoBot » sélectionné le 20/07/2021 s’inscrit dans cette lancée. Il permettra le développement de nouvelles compétences remarquables pour le secteur médical.
*L’Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM). Institut de Chimie Moléculaire de Reims (ICMR). Institut Jean Lamour (IJL). Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP). Institut Charles Sadron (ICS). Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé (ICPEES). INSERM Biomatériaux et Bioingénierie. Institut de Recherche en Informatique, Mathématiques, Automatique et Signal (IRIMAS). Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M).
