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L’autoassemblage, au-delà de l’impression 3D

Dossier - L'impression 3D, la fabrication de demain ?
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Alors que les imprimantes 3D apparaissent sur le marché grand public et tendent à démocratiser ce mode de fabrication, se pose la question des applications possibles de cette technologie, et de son avenir dans notre quotidien.

  
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Utiliser une imprimante 3D n'est pas si simple. Elle nécessite des compétences, notamment pour modéliser un objet en 3D, qui ne sont peut-être pas encore à la portée de tous. C'est pour cela que d'autres chercheurs, dans le domaine de l'industrie du futur, travaillent sur une autre voie (pas forcément plus accessible pour l'instant) : l'autoassemblage.

Quadrifolium imprimé en 3D.© Fdecomite - CC BY-NC 2.0

Le vieux rêve de l'assembleur universel

Derrière cette poursuite de l'autoassemblage, on retrouve le vieux rêve de la nanotechnologie, celui de l'assembleur universel qui pourrait fabriquer n'importe quel objet (ou organisme) à partir des atomes prélevés dans l'environnement. On en est encore loin, et on ne sait même pas si un tel concept d'assembleur est compatible avec les lois de la physique. Mais cela n'empêche pas les chercheurs de tenter construire des modèles d'autoassembleurs moins ambitieux.

Autoassemblage : le principe du « sable intelligent »

Comme pour la claytronique, les recherches du MIT reposent sur l'idée de créer un « sable intelligent » : les objets seraient constitués de grains microscopiques retenus ensemble par des forces électromagnétiques, capables de s'autoassembler pour former des formes en deux dimensions seulement. En deux dimensions, car le prototype du MIT repose sur des "grains" assez gros, officiellement baptisés cailloux, qui ont la forme de petits cubes d'un centimètre de côté. Seules quatre faces des cubes sont magnétisées pour l'instant, ce qui empêche de construire autre chose que des formes planes. En ce sens, ils sont plus proches de microrobots qui s'autoassemblent sur une grille plane que des grains de sable ou d'argile capables de construire de véritables formes en trois dimensions, mais rien n'empêche, en théorie, d'y arriver par la suite. Les cubes s'assemblent par induction d'un simple courant électrique, leur permettant de s'activer ou se désactiver à volonté. On parle d'aimants électropermanents, dont l'avantage est qu'ils n'exigent pas un apport énergétique continu.

Chaque cube possède des capacités limitées de computation : 32 ko de mémoire pour le code et 2 ko de mémoire de travail ; auquel s'ajoute un petit microprocesseur. Les cubes s'assemblent et se désassemblent selon le courant qui les traverse et la forme qu'ils ont à reproduire. Les cubes qui ne font pas partie de la forme à reproduire se déconnectent du système. L'avantage de cette technique est que chaque cube n'a pas besoin de posséder dans sa mémoire, une « carte » de la forme à reproduire, ce qui serait difficile, étant données les faibles capacités informatiques de chacun d'eux.

Le principe du « sable intelligent » pour l'autoassemblage. © MITNewsOffice, Youtube

Une technique opposée à la claytronique

Le procédé proposé par le MIT diffère sensiblement de celui de l'université Carnegie Mellon. La claytronique repose sur la notion classique d'autoassemblage : c'est une construction additive fondée sur l'association d'une multiplicité de composants. Au contraire, dans le système du MIT, on opère une fabrication soustractive. Autrement dit, on a une feuille de cubes intelligents et on enlève les cubes inutiles à la construction de la forme. On pourrait donc quasiment parler d'autodésassemblage.

Les applications de l'autoassemblage

Quant à la question de l'énergie, celle-ci est fournie par des dispositifs situés hors du système, mais elle est ensuite distribuée par les grains, chacun transmettant l'énergie à son voisin.

À quoi pourrait ressembler un monde autoassemblé ? Il pourrait permettre des constructions jusqu'ici inimaginables. Skylar Tibbits, dans sa conférence TEDx de boston, imagine par exemple des immeubles capables de s'adapter à des circonstances environnementales difficiles ou imprévues, comme les tremblements de terre...

Par Rémi Soussan