Impression 3D SpaceCAL en microgravité qualifiée de succès par les scientifiques à bord de Virgin Galactic 07

Un groupe de chercheurs de l’Université de Californie, Berkeley, a récemment mené un autre test réussi de leur système d’impression 3D en microgravité, SpaceCAL. Ce dispositif de nouvelle génération pourrait ouvrir la voie aux voyages interstellaires en permettant aux astronautes d’imprimer des pièces, des outils, des médicaments et même des organes lorsque cela est nécessaire. Ces capacités sont encore loin d’être réalisées, et ce dernier test représente une nouvelle étape importante dans leur parcours.

Les recherches sur l’impression dans l’espace ont augmenté au cours des cinq dernières années. Ces unités diffèrent de leurs prédécesseurs terrestres car elles ne peuvent pas compter sur la gravité pour faciliter leurs processus de superposition. Ainsi, les ingénieurs ont dû développer de nouvelles méthodes pour façonner leurs impressions.

CAL

Le projet SpaceCAL exploite une nouvelle méthode d’impression 3D appelée CAL « computed axial lithography ». Cette méthode introduit des polymères sensibles à la lumière. La résine photosensible peut être façonnée à l’aide de lasers en structures 3D complexes. Notamment, la méthode d’impression 3D CAL a été développée en 2017 par Hayden Taylor, le chercheur principal du projet SpaceCAL.

La méthode d’impression 3D CAL est idéale pour la fabrication en basse gravité car elle ne repose pas sur une approche par couches. Au lieu de cela, le matériau est placé dans une chambre avant que deux lasers ne soient utilisés pour mouler et rigidifier l’impression. L’un des principaux avantages de la méthode d’impression CAL est qu’elle simplifie le développement et ne nécessite qu’une seule unité.

SpaceCAL

Le projet SpaceCAL applique la recherche et le développement qui ont eu lieu depuis 2017 à la méthode d’impression. Le résultat est une façon enfermée, sûre et fiable d’imprimer une vaste sélection de matériaux en orbite ou dans d’autres scénarios de microgravité. Notamment, SpaceCAL a déjà réalisé plusieurs essais en basse gravité. Cependant, ce dernier était le premier à atteindre l’orbite.

Source – Virgin Galactic

Test SpaceCAL

Le test du système d’impression SpaceCAL a eu lieu à bord du VSS Unity de Virgin Galactic le 8 juin 2024. Virgin Galactic a emmené l’appareil dans l’espace suborbital, ce qui a permis de réaliser un essai de 140 secondes. Les ingénieurs ont sélectionné quatre benchys comme impressions. Les benchys sont utilisés pour tester la précision et les capacités des imprimantes 3D.

Ces impressions de test varient en complexité, allant de conceptions simples à des structures multi-matériaux complexes. Pour ce test, les scientifiques ont maintenu les impressions relativement basiques. Plus précisément, ils ont imprimé quatre benchys incluant un petit vaisseau spatial et quelques remorqueurs. Notamment, les benchys ont été imprimés à l’aide d’une résine plastique photosensible appelée PEGDA.

Résultats

Les résultats du vol d’essai se sont avérés concluants. SpaceCAL a réalisé les impressions dans le petit créneau de temps imparti. Elles étaient fidèles aux conceptions et ont nécessité aussi peu que 20 secondes chacune pour être complétées. Selon les chercheurs, les prochains tests viseront une impression prolongée et des conceptions plus complexes.

Avantages de SpaceCAL

Le projet SpaceCAL pourrait apporter de nombreux avantages au marché. Tout d’abord, il permet aux voyageurs d’imprimer rapidement et avec précision des pièces en cas d’urgence. L’unité offre une impression directe à la demande qui peut être contrôlée depuis la base ou par les astronautes en vol. Pour les voyageurs du deep space, cette option élimine la nécessité d’emporter des milliers de pièces de rechange potentielles.

Différents matériaux

La méthode d’impression SpaceCAL est extrêmement flexible. Les chercheurs ont déjà testé leur méthode d’impression avec plus de 60 matériaux différents. Ces appareils peuvent imprimer avec des silicones, des plastiques, des composites de verre, des biomatériaux, et plus encore. Ainsi, ils sont idéaux pour des environnements où les ressources sont rares, comme les vaisseaux spatiaux où chaque déchet pourrait être recyclé en impressions utiles.

Les voyages spatiaux doivent prendre en compte chaque gramme de poids. Ainsi, il est crucial de créer une méthode d’impression 3D capable de produire des pièces et des outils durables, tout en supportant les tissus et les matériaux organiques. La polyvalence de l’imprimante SpaceCAL pourrait en faire la solution idéale pour ces tâches à l’avenir. De plus, à mesure que de nouvelles résines, polymères et composites métalliques apparaissent, ces appareils peuvent intégrer les matériaux améliorés, créant des impressions fortes et plus complexes en moins de temps.

Impression unique

Un autre avantage que SpaceCAL offre aux voyageurs spatiaux est la capacité de créer en une seule étape d’impression. De nombreuses méthodes d’impression 3D actuelles nécessitent plusieurs étapes, ce qui augmente les matériaux, la complexité, les coûts et le poids des appareils. L’imprimante SpaceCAL peut créer des géométries 3D personnalisées et complexes en une seule étape d’impression, améliorant ainsi l’efficacité et la sécurité.

Impressions plus rapides

La méthode d’impression SpaceCAL est très rapide comparée aux méthodes par couches. Les résultats du test ont montré que les benchys imprimés en 3D ne prenaient qu’environ 20 secondes par impression. Cette vitesse ouvre la porte à de nouveaux cas d’utilisation pour ces appareils à l’avenir. Imaginez un voyageur spatial imprimant rapidement une pièce énergétique, un outil ou tout autre élément nécessaire sans délai. Notamment, cette approche est bien plus rapide que les méthodes actuelles qui peuvent prendre des heures pour réaliser une impression complexe unique.

Liberté de conception

L’un des plus grands avantages démontrés par cette recherche est que les imprimantes 3D en microgravité peuvent imprimer des objets impossibles à réaliser sur Terre. Ces environnements à basse gravité améliorent le flux des matériaux et permettent aux ingénieurs d’être plus créatifs dans leurs conceptions. Ainsi, le futur pourrait voir les produits manufacturés par addition orbitale devenir des éléments essentiels du quotidien.

Cas d’utilisation de SpaceCAL

Il existe plusieurs cas d’utilisation immédiats pour les imprimantes SpaceCAL. Principalement, elles sont considérées comme des éléments cruciaux pour les voyages interstellaires. Il existe même des projets d’utiliser ces appareils pour aider à coloniser la Lune. Ce dernier test valide la recherche de l’équipe et démontre les performances améliorées offertes par la méthode SpaceCAL. À l’avenir, des variantes de ces appareils pourraient être utilisées pour imprimer tout, des pièces aux habitations.

Besoins médicaux

L’un des aspects les plus fascinants et futuristes du projet SpaceCAL est sa capacité à imprimer des biomatériaux. Imaginez des astronautes imprimant des organes, des besoins dentaires, des greffes de peau et même de nouvelles lentilles. Les chercheurs envisagent cela comme le futur ultime de leur création. Ils imaginent un jour où les imprimantes SpaceCAL seront utilisées pour créer des organes impossibles à imprimer sur Terre. Ces organes pourraient être utilisés par les astronautes ou renvoyés sur la planète pour être employés par la population.

Chercheurs

La recherche pour ce projet a réuni une équipe d’étudiants de l’UC Berkeley et du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) dirigée par Hayden Taylor. Les chercheurs Dillon Balk, Jacob Gottesman, Skyler Chan, Sean Chu, Brian Chung, Ameera Elgonemy, Anthony Moody, Jake Nickel, Dylan Potter, Austin Portinause, Anusri Sreenath et Audrey Young ont également contribué au développement et aux tests du concept SpaceCAL.

SpaceCAL bénéficie du soutien du programme Flight Opportunities de la NASA, de Berkeley Engineering et du Berkeley Space Center actuellement en construction. De plus, le projet a obtenu une subvention de 1,4 million de dollars, ce qui a permis aux chercheurs d’améliorer leur dispositif et leurs essais.

Entreprises qui pourraient exploiter cette étude pour augmenter leurs revenus

Organovo Holdings

(ONVO )

Organovo Holdings est un pionnier de l’impression 3D biomédicale. L’objectif de l’entreprise est d’utiliser des imprimantes 3D pour reproduire les organes et tissus humains, permettant aux chercheurs d’étudier les effets des médicaments, de l’environnement et d’autres facteurs sans mettre les personnes en danger.

Organovo Holdings est basé à San Diego et est un pionnier dans le domaine de l’impression de bio-tissus en 3D. Ses produits permettent aux chercheurs d’étudier les maladies, les infections et leurs traitements potentiels. La capacité d’imprimer des tissus et des matériaux organiques ouvre la voie à un futur où les donneurs ne sont plus nécessaires et où les procédures médicales d’urgence peuvent être réalisées plus rapidement, sauvant chaque année des millions de vies.

Organovo Holdings constitue un ajout solide à votre portefeuille. L’entreprise a récemment présenté ses recherches lors de la Digestive Disease Week (DDW2024) de cette année. Le positionnement de la société en tant que leader du marché, combiné à la demande croissante de services d’impression biomédicale, place Organovo Holdings sur la voie du succès futur.

Proto Labs

(PRLB )

Proto Labs est entré sur le marché en 1999 et est basé à Maple Plain, Minnesota. L’entreprise se spécialise dans les impressions à petite série et le prototypage. Elle propose divers services, notamment la fabrication additive à cycle rapide et le moulage par injection. La rapidité d’exécution et la flexibilité de l’entreprise lui ont permis de consolider une position dominante sur son marché.

Proto Labs possède des connaissances couvrant un large éventail d’industries. Plus précisément, l’entreprise propose des produits de consommation, des dispositifs médicaux et des pièces automobiles. Le fabricant permet aux ingénieurs de concevoir dans des logiciels populaires comme le CAD, puis d’envoyer leurs impressions pour obtenir des résultats rapides. Proto Labs délivre les impressions en quelques jours, faisant de lui la solution de référence pour le prototypage.

La demande pour les services de Proto Labs a continuellement augmenté au fil des ans. L’entreprise possède actuellement une capitalisation boursière de 857,71 M$. Si Proto Labs intégrait les technologies SpaceCAL dans son modèle commercial, elle pourrait offrir un prototypage encore plus rapide à sa clientèle. Elle pourrait également réduire les coûts d’impression et éliminer le besoin de nombreuses imprimantes actuelles.

Avenir de l’impression 3D

L’avenir de l’impression 3D s’annonce prometteur. De nombreux développements majeurs ont eu lieu dans l’industrie ces dernières années. Les imprimantes 3D les plus avancées aujourd’hui utilisent des lasers à faible puissance et peuvent imprimer plusieurs matériaux avec un seul appareil. Ainsi, il est désormais possible d’imprimer des dispositifs complexes fonctionnels, voire électriques.

Recherche en espace lointain

La recherche en espace lointain continue d’alimenter les efforts de R&D. Récemment, des cœurs imprimés en 3D ont été amenés à la Station spatiale internationale. L’objectif était d’observer les effets des radiations spatiales sur les organes. Cette recherche fait partie d’une mission plus vaste qui a reçu le soutien de Brown et de l’Université Johns Hopkins, ainsi que de la NASA.

Interfaces faciles

Les chatbots d’IA basés sur les grands modèles de langage constituent un autre développement majeur qui va transformer l’expérience d’impression 3D. Ces interfaces permettent aux personnes de communiquer avec les ordinateurs comme avec des humains. Des programmes comme ChatGPT ont démontré la puissance de ces outils et leur capacité à améliorer l’efficacité, à élargir les possibilités et à réduire les coûts.

À l’avenir, l’impression 3D ne nécessitera pas beaucoup de compétences techniques. La plupart des appareils n’auront besoin que d’instructions textuelles ou vocales pour accomplir des tâches complexes qu’ils auront apprises progressivement au fil des années grâce aux données et aux mises à jour de leurs modèles d’IA. Lorsque l’on combine la perspective de la technologie d’impression SpaceCAL avec les capacités avancées de l’IA, la technologie semble offrir un potentiel illimité.

Imprimantes à haute efficacité

Récemment, des chercheurs ont créé une nouvelle impression à double laser méthode qui réduit les coûts et les déchets. Cette méthode a converti l’un des lasers femtosecondes habituels en une unité à puissance moindre. L’équipe a ensuite introduit une nouvelle formule computationnelle qui leur a permis de déterminer un réglage optimal entre les lasers. Les résultats sont similaires à ceux des lasers femtosecondes doubles d’origine.

La nouvelle approche a utilisé une alternative laser beaucoup moins chère, ce qui a considérablement réduit les coûts. De plus, cette mise à jour peut être adaptée à la plupart des imprimantes 3D laser actuelles utilisées dans le secteur manufacturier avec un effort minimal. Ainsi, cette mise à jour pourrait contribuer à réduire les coûts d’impression 3D à l’échelle mondiale et ouvrir la voie à des appareils encore plus abordables prochainement.

Un autre test réussi

Cette dernière série de tests met en évidence la rapidité avec laquelle l’équipe a progressé dans sa mission. Vous pouvez vous attendre à en entendre davantage sur ce projet alors que les ingénieurs cherchent à imprimer des dispositifs complexes lors de voyages spatiaux. Pour l’instant, les efforts pionniers de cette équipe innovante dans l’impression en microgravité pourraient un jour améliorer la vie de milliards de personnes.

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