Des objets 3D qui prennent forme avec la lumière!

Innovation très particulière : vous passez une lumière au dessus d’une feuille en plastique découpée selon une forme donnée, disposée à plat sur une surface et hop! des morceaux de la feuille se déplacent pour créer une forme 3D!! Comment font-ils?

Cette innovation nous provient de l’université « North Carolina State » aux États-Unis. Le processus est très simple : sur une feuille de plastique pré stressée, des joints faits d’encre noire appliquée avec une imprimante à jet d’encre sont tracés à des endroits pré établis. La feuille est ensuite coupée pour faire une forme donnée. En plaçant cette feuille sous une lampe chauffante, l’encre noire appliquée aux joints accroit la chaleur absorbée par le plastique sous ces lignes de joints : le plastique se contracte et la feuille se plie pour former une variété d’objets, comme des cubes, des pyramides, etc. Vraiment très simple!

En variant la largeur des lignes d’encre, l’angle de pliage change. Pour obtenir par exemple, une pyramide avec des joints de 120 degrés, il faut élargir les lignes d’encre et les faire moins larges pour une boîte composée de joints à 90 degrés. Autre détail intéressant : plus la ligne d’encre est large, plus le matériel plie et plus il plie rapidement. En appliquant l’encre de l’autre côté du plastique, le plie se fait dans une direction différente, ce qui permet de faire des structures complexes.

Les processus traditionnels pour plier du plastique sont représentés aux points a, b et c. Ce nouveau processus (illustré au point e) permet de plier du plastique dans différentes directions.

Points importants :

  • La température de surface au joint doit excéder la température pour laquelle le matériel commence à ramollir (glass transition temperature);
  • La chaleur doit être appliquée aux joints seulement pour que les plis s’exécutent vite et bien. Si tout le plastique est chauffé à la même température, la feuille ne va pas plier pour prendre la forme désirée.

Différentes structures pouvant être produites par ce processus.

À quoi pourrait servir cette innovation? Pour le docteur Michael Dickey, assistant professeur d’ingénierie chimique et biomoléculaire de l’université  » North Carolina State » et co-auteur de l’article de recherche, il est possible de produire des formes par un processus manufacturier à haut volume. L’industrie des emballages pourrait aussi s’intéresser à ce processus.

Un grain de riz mis en boîte par ce processus.

Les auteurs de cette recherche ont publié un article intitulé « Self-folding of polymer sheets using local light absorption » dans la revue « Soft Matter » le 10 novembre 2011.

Références

NCS university News         Article PDF            Article HTML

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