Dispositif MEWron ouvre des possibilités dans l'impression 3D

Des chercheurs à la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l'EPFL, le Centre basque sur les matériaux (BCMaterials) et de l'Université de l'Oregon (UO) ont réussi à développer une solution économique pour surmonter les obstacles dans le domaine de la fabrication additive. En transformant une imprimante 3D FFF (Fused Filament Fabrication) disponible dans le commerce en un dispositif MEW (Melt Electrowriting) hautement performant, ils ont ouvert la voie à une accessibilité sans précédent à cette technologie de fabrication avancée. Actuellement, il y a quatre imprimantes converties disponibles à l'EPFL, deux chez BC Materials en Espagne et sept sur le campus de l'UO aux États-Unis.

Le MEW est une technique de fabrication additive, qui permet la création de structures fibreuses et poreuses à haute résolution en utilisant des polymères fondus, électriquement chargés. Ces structures ont trouvé des applications dans l'ingénierie tissulaire, la recherche sur le cancer, la biofabrication et le développement de biomatériaux. Cependant, le coût élevé des dispositifs commerciaux de MEW et l'absence d'options normalisées ont entravé les progrès de la recherche dans ce domaine.

Pour remédier à ces limitations, les chercheurs ont converti une imprimante 3D open-source Voron 0.1 FFF en un dispositif MEW polyvalent, judicieusement appelé MEWron. Le projet MEWron open-source a été initié par le professeur Paul Dalton en Oregon afin d'encourager le développement et les tests de fonctionnalités supplémentaires, de faciliter l'intégration avec d'autres modèles d'imprimantes Voron et de permettre l'exploration de têtes d'impression hybrides FFF-MEW. L'accessibilité accrue des dispositifs MEWron devrait favoriser la collaboration entre les chercheurs, améliorer la reproductibilité des expériences et permettre le partage de conceptions et de paramètres d'échafaudages.

L'une des grandes réalisations du projet est la création d'une imprimante MEW beaucoup moins chère, dontla fabrication a été dirigée par Jürgen Brugger et Christoph Moser, respectivement responsables du Laboratoire des Microsystems et du Laboratoire des dispositifs photoniques appliqués de l'EPFL. En privilégiant des composants abordables et commercialement disponibles, les chercheurs ont pu maintenir le budget final en-dessous de 3000 dollars. Ces imprimantes converties sont bien en dessous du prix de marché de 20’000 dollars de l'imprimante MEW de qualité de recherche la moins chère, et ne représentent qu'une fraction des systèmes haut de gamme de plus de 80 000 dollars. Selon les chercheurs de l'EPFL, "la conversion d'une imprimante 3D commerciale en un dispositif MEWron représente une étape importante vers la démocratisation des technologies de fabrication avancées. En rendant le MEW accessible et abordable, nous visons à favoriser la collaboration, accélérer la recherche, et débloquer de nouvelles possibilités dans l'ingénierie tissulaire et dans le développement de biomatériaux."

Le processus de conversion a impliqué deux approches : l'une l’utilisation d’un le système d'alimentation existant basé sur le filament, et l'autre l’utilisation d’un système d'alimentation pneumatique MEW conventionnel avec un réservoir à seringue. La configuration MEWron à filament converti permet un contrôle précis des débits, ce qui permet la combinaison de différents diamètres de fibres dans des échafaudages haute résolution. Ainsi, le MEWron à seringue offre une plate-forme abordable et facilement modifiable pour les chercheurs intéressés par les structures à haute résolution.

Les chercheurs des universités visent à créer une communauté multidisciplinaire dédiée à la technologie MEW, pour favoriser des nouvelles percées scientifiques. En adoptant une approche open-source inspirée de la communauté des imprimantes FFF, ils envisagent ainsi, un avenir où le partage de données gratuites favorise le travail collaboratif et entraîne des avancées transformatrices dans le domaine de la fabrication additive.

L'article en accès libre donne des instructions détaillées sur la construction d'un MEWron. Le projet est le résultat d'une collaboration étroite entre le laboratoire Dalton au campus Knight de l'Université de l'Oregon, le Laboratoire des microsystèmes (LMIS1), dirigé par le professeur Jürgen Brugger et le Laboratoire des dispositifs photoniques appliqués (LAPD), dirigé par le professeur Christophe Moser. La collaboration a été initié par le professeur Brugger et le projet a été réalisé en Oregon par Taavet Kangur, étudiant en Robotique à l’EPFL, dans le cadre de son projet de master.