Une nouvelle étude a montré que les vibrations à haute fréquence peuvent amener les briques à s'auto-assembler en un objet 3D plus grand, une découverte qui pourrait un jour aider à éliminer le besoin de chaînes de montage en usine.

Les résultats, publié aujourd'hui dans la revue Scientific Reports, signaler une avancée clé dans l'auto-assemblage programmable, ce que l'on pensait auparavant n'être possible qu'en utilisant des objets à une ou deux dimensions.

L'équipe de recherche, dirigé par le Dr Ido Bachelet de l'Institut de nanotechnologie et des matériaux avancés de l'Université Bar-Ilan en Israël, a utilisé un algorithme de la bibliothèque d'algorithmes de géométrie computationnelle (CGAL) dans le cadre d'une conception qui a permis à 18 briques tétraédriques de s'auto-assembler en un cylindre 3D plus grand.

Cette vidéo montre les blocs dans le processus d'assemblage. Crédit :Adar HacohenAssemblage d'objets entiers. Crédit :Adar Hacohen

"Les règles d'assemblage sont codées par des repères topographiques imprimés sur les faces des briques tandis que l'attraction entre les briques est assurée par des aimants intégrés, " les chercheurs ont déclaré dans leur article. " Les briques peuvent ensuite être mélangées dans un récipient et agitées, conduisant à des objets correctement assemblés avec des rendements élevés et zéro erreur.

"Des conceptions améliorées inspirées de notre système pourraient conduire à une mise en œuvre réussie de l'auto-assemblage à l'échelle macro, permettant rapide, fabrication d'objets à la demande sans avoir besoin de lignes d'assemblage."

Auto-assemblage naturel

La capacité de la vie à s'auto-assembler est quelque chose qui continue d'intriguer les scientifiques :les protéines, virus, les cellules vivantes et les organismes multicellulaires sont tous des exemples de systèmes dans lesquels des parties sont liées les unes aux autres par attraction pour former une structure ou un motif.

Hamza Bendemra, un ingénieur de recherche à l'Université nationale australienne, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré que la recherche d'assemblages imprimés en 3D est remarquable.

"L'algorithme a été inspiré par l'assemblage moléculaire de l'ADN, " a-t-il dit. Mais il a ajouté que davantage de recherches étaient nécessaires pour relever les défis du temps, espace et sécurité pour que le modèle soit plus efficace à former et à rester ensemble.

"Dans l'étude, un assemblage de deux briques a pris moins d'une minute pour s'auto-assembler. Cependant, un assemblage de 18 pièces a nécessité plus de deux heures pour réaliser le même exploit."

« Les composants sont soumis à de fortes vibrations et se heurtent encore et encore jusqu'à ce qu'ils s'intègrent dans la bonne combinaison. Ce serait un défi de mettre en œuvre une telle méthode avec des matériaux à faible résistance et à faible tolérance aux chocs sans causer de dommages.

L'avenir de la construction ?

Bernard Meade, Responsable des services informatiques de recherche à l'Université de Melbourne, a déclaré que si la recherche initiale se limite à la construction de petits objets, futures démonstrations combinant d'autres techniques, comme l'électronique embarquée, pourrait rendre viable la construction rapide d'appareils plus gros.

"Par exemple, commander un smartphone avec des composants spécifiques, assemblés automatiquement et emballés sous film rétractable avec un revêtement protecteur, peut ne prendre que quelques minutes – et ne nécessite plus de préfabriquer des milliers de téléphones. Peut-être que la production à l'échelle de meubles sera possible à l'avenir - imaginez IKEA en pack plat - mais je pense qu'il serait difficile d'obtenir quelque chose de la taille d'une maison."

La prochaine étape du développement de cette étude pour les industries de la construction et de la fabrication consiste à utiliser à la fois des forces magnétiques et des adhésifs pour garantir que l'assemblage reste en place.

Bendemra a accepté, disant que « les chercheurs ont fait un excellent travail en ajoutant des repères topographiques pour garantir qu'une combinaison unique conduirait uniquement au verrouillage des pièces. Leurs images montrent clairement que les pièces qui entrent en collision dans une formation non souhaitée se détachent jusqu'à ce qu'elles se bloquent comme prévu. "

"Le nombre de pièces impliquées dans l'assemblage et la nature des matériaux utilisés (y compris l'aimant) dans des assemblages plus complexes pourraient limiter l'utilisation d'une telle méthode."

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de The Conversation (sous Creative Commons-Attribution/Pas de dérivés).