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AntScan : ils utilisent un accélérateur de particules pour scanner 2 000 fourmis

Des chercheurs ont utilisé un accélérateur de particules du Karlsruhe Institute of Technology pour scanner 2 200 fourmis de 800 espèces différentes en quelques jours. Le résultat : des modèles 3D d'une précision au micromètre, qui révèlent muscles, systèmes nerveux et dards. Le tout est accessible gratuitement en ligne sur le portail antscan.info , depuis n'importe quel ordinateur.

Un synchrotron pour radiographier des fourmis

Le projet AntScan est né d'une collaboration entre Evan Economo, entomologiste à l'université du Maryland, et Thomas van de Kamp, physicien au Karlsruhe Institute of Technology en Allemagne. L'idée : utiliser le synchrotron du KIT, un accélérateur de particules qui produit un faisceau de rayons X très intense, pour scanner des fourmis en micro-tomographie.

Un bras robotisé fait tourner chaque spécimen devant le faisceau, et environ 3 000 images sont capturées par fourmi. Le tout est ensuite reconstruit automatiquement en modèle 3D. La résolution atteint le micromètre, ce qui permet de voir l'intérieur des insectes : muscles, tube digestif, système nerveux et dards.

Six ans de travail en une semaine

2 200 spécimens, 800 espèces, 212 genres. Tout ça en quelques jours. Avec un scanner de laboratoire classique, ce travail aurait pris six ans de fonctionnement continu. Avec le synchrotron du KIT et le bras robotisé qui change les échantillons toutes les 30 secondes, 2 000 spécimens ont été traités en une seule semaine.

L'IA s'est chargée du reste : estimer la position de chaque fourmi et produire les reconstructions 3D automatiquement.

Un atlas accessible à tous

Les modèles 3D sont disponibles gratuitement sur le portail antscan.info. N'importe qui peut y accéder depuis un ordinateur, faire pivoter les fourmis, zoomer sur les détails et même les « disséquer », virtuellement bien sûr, rangez votre scalpel. L'équipe a conçu le projet comme un modèle reproductible : la méthode peut être adaptée à d'autres petits invertébrés, ce qui en fait un point de départ pour numériser la biodiversité à grande échelle. Le portail fournit aussi les fichiers bruts pour les chercheurs qui veulent aller plus loin dans l'analyse.

C'est le genre de projet qui donne envie de fouiller le site pendant des heures. Utiliser un accélérateur de particules pour scanner des fourmis, sur le papier c'est un peu disproportionné, mais quand on voit le résultat, six ans de travail compressés en une semaine et 800 espèces disponibles en 3D pour tout le monde, ça force le respect.

Le fait que tout soit en accès libre change la donne. La vraie question, c'est ce qui vient après : si la méthode fonctionne pour les fourmis, elle peut fonctionner pour des milliers d'autres espèces. Perso, je trouve que c'est le genre d'utilisation de l'IA et de la puissance de calcul qui fait plaisir à voir, loin des polémiques habituelles.

Sources : IEEE , Phys.org

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RM 3DP - L'impression 3D qui muscle les robots mous

La robotique souple, c'est un peu le Graal pour pas mal de chercheurs. L'idée de fabriquer des machines capables de se faufiler partout ou de manipuler des objets fragiles sans tout casser, ça fait rêver. Sauf que jusqu'à présent, c'était une tannée monumentale à fabriquer. Fallait mouler les pièces, assembler les membranes, sceller les composants... Bref, un boulot de titan pour un résultat parfois imprévisible.

Mais voilà qu'une équipe de Harvard, menée par Jennifer Lewis au sein du Lewis Lab, vient de poser une grosse brique sur l'édifice. Ils ont mis au point une technique baptisée "impression 3D multimatériau rotative" (RM 3DP) qui permet d'encoder la réponse mécanique directement dans la structure. Pour faire simple, au lieu de rajouter des fonctions après coup, vous imprimez une architecture interne qui va dicter comment le robot se déforme une fois sous pression.

Le secret réside dans une buse rotative capable de gérer un placement spatial interne ultra-précis de deux matériaux à la volée. En faisant tourner cette buse pendant l'impression, les chercheurs Jackson Wilt et Natalie Larson arrivent à disposer chaque matériau à l'intérieur du filament déposé (on parle de structures à l'échelle du micron... c'est super minuscule). Et là, c'est un peu comme si vous dessiniez une hélice à l'intérieur d'un tube... mais en 3D et avec des polymères techniques.

Pour la structure, ils utilisent du polyuréthane hyper costaud qui forme une coque durable. Et à l'intérieur, hop, ils injectent un polymère sacrificiel, le poloxamère (qu'on trouve d'ailleurs dans certains produits capillaires), pour remplir les futurs canaux. Une fois que la structure a durci, il suffit de rincer ce gel pour laisser place à des conduits pneumatiques hyper propres. Bon, attention quand même, rincer un gel visqueux dans des canaux microscopiques sans rien péter, ça demande une sacrée maîtrise du process. Mais grâce à ça, ces canaux agissent comme des muscles. Vous envoyez de l'air sous pression dedans et la structure se tord, se plie ou s'étire selon la géométrie prévue au départ.

C'est plutôt chouette car ça permet de passer de la conception à la réalisation en quelques heures au lieu de plusieurs jours. Plus besoin de s'embêter avec des montages complexes, vous ajustez les paramètres de l'imprimante et voilà. Pour la démonstration, ils ont imprimé un actuateur en spirale qui s'ouvre comme une fleur et une pince capable de saisir des objets délicats. Tout ça en un seul processus d'impression continu pour la partie structurelle, même si le post-traitement reste obligatoire pour libérer les canaux.

Perso, c'est assez prometteur par exemple pour le futur de la chirurgie ou pour créer des dispositifs d'assistance qui s'adaptent vraiment au corps humain.

Maintenant, reste à voir la durabilité du bouzin sur des milliers de cycles, mais on n'arrête pas le progrès, comme dirait l'autre.

Source

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OpenBraille : l'imprimante 3D du braille

Bonjour à tous,

Un petit message pour partager un projet digne d'intérêt... une imprimante braille réalisée à l'aide de quelques impressions 3D et de belle dose d'ingéniosité.

OpenBraille est une imprimante capable de gaufrer du papier avec l'alphabet braille. Hormis les lettres de l'alphabet, une telle imprimante permet aussi  de créer des représentations graphiques et des plans. 

Imprimante OpenBraille
Source: Instructables

Les embosseurs

Cela est rendu possible grâce à des pointes à embosser réalisée à l'aide de clous

Préparation des embosseurs

Préparation des embosseurs

Ce qui permet d'obtenir 3 embosseurs prêt à l'emploi.

Pointes contrôlée par un mécanisme assez ingénieux de roue codée permettant de positionner les points à embosser.

OpenBraille - Roue Codée
Source: cette vidéo YouTube

 Ce qui permet d'embosser le papier en braille

Source: cette vidéo sur facebook

Ce projet est principalement basé sur du matériel d'impression 3D, donc assez facile a approvisionner.


Côté Logiciel

Le dépôt du projet contient le code source de Marlin (pour le contrôleur G-Code de l'imprimante 3D), PySerial et un "Writer".

La solution logicielle se base donc entièrement entièrement sur du G-Code

En vidéo

Comme rien ne vaut une vidéo, voici la vidéo de présentation d'OpenBraille.


Mes propres impressions

J'aime beaucoup ce projet pour de nombreuses raison. La première étant de proposer une imprimante braille assez facile à mettre en oeuvre (mécaniquement).

Ce projet permet aussi de réutiliser un mécanisme d'avance papier récupérer sur une imprimante. Je n'avais pas encore jamais vu cela!

La réalisation des embosseurs est d'une grande ingéniosité tout en restant d'une grande simplicité. C'est la meilleure approche à ce jour.

Les éléments utilisés (moteur/step-stick) pourraient aussi être commandés directement par un firmware personnalisé (pourquoi pas en MicroPython ?).
Cela éviterait le passage par G-Code et permettrait d'implémenter une solution d'impression plus directe (voir même un support PCL). Une solution sans informatique serait donc possible (donc sur microcontrôleur uniquement).

L'usage d'un servo-moteur pour commander la roue codée est un point faible. En effet, celui-ci utilise un potentiomètre interne qui finira par s'user ou présentera de faux contacts (plus tôt... que tard).

Ressources

Post-scriptum

Après la parution de cet article, je suis tombé sur une vidéo de BrailleRAP dont l'embosseur est terriblement efficace (et rapide).


 

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Recyclage carton/papier en objets grâce à l'impression 3D

Bonjour à tous,

Ce jour, je suis tombé sur la vidéo Recycle Cardboard into anythong with 3D Printing de XYZAidan 


Aidan partage son savoir faire en expliquant comment il réalise des objets en carton compressé dans un moule imprimé en 3D.

Outre les exemples proposés par Aidan, je me dis que ce procédé peut être utilisé pour réaliser des structures de plateformes robotiques/mobiles écologique (filière recyclage) et recyclable.

Une belle façon de faire du bricolage écologique que l'on peut ensuite lier à de la mécanique et/ou électronique.

Voici quelques notes manuscrites.
Bonne lecture et bon visionnage.

Caractéristiques mécaniques du carton compressé

Le matériau obtenu se situe entre le plastique et le bois léger. 

C'est un matériau relativement solide qui peut résister au coup de marteau.
Il ne brûle pas (difficile d'y bouter le feu).

Formes triangulaire

Il peut-être travaillé de nombreuses façons:

  • ponçage
  • perçage (plutôt propre)
  • Coupe (scie a chantourner) 
  • Collage

Au rang des inconvénients, il y a une légère rétraction au séchage mais surtout un intolérance à l'eau. Plongé dans l'eau, l'objet se dissous en quelques minutes.

Mais bon, dans la vie, peu d'objets sont destinés à être exposé directement à l'eau.

Le moule de mise en forme

La mise en forme se fait par pressage de pulpe de carton dans un moule.
Le moule est constitué en 3 parties, tous imprimés en 3D.
Il faut que le moule soit bien solide (parois épaisses avec bon remplissage).

Moule de pressage - en 3 pièces

Le fond amovible permettra de retirer la pièce du moule après la mise sous presse de 24H. 
Retrait de partie supérieure

Retrait de la partie inférieure et glisser la pièce hors du moule.

Partie inférieure du moule

La rétraction sur les bords du moule indique que la pièce est prête à l'extraction.

Pousser hors du moule doucement

Poursuivre le séchage a l'air libre (sur une surface plane).

La hauteur du moule

Le moule doit être haut dans le sens du pressage car la pulpe fortement compressé ne fera plus que quelques mm de haut.


Remplissage du moule


Avant de placer la partie supérieure du moule, celui-ci doit être bien rempli de pulpe de carton.

Remplir le moule presque jusqu'en haut

Mise sous presse

Pas besoin d'un appareillage complexe pour presser le moule. Un établi amovible peut très bien faire l'affaire.

Maintenir sous presse pendant 24H.

Mise sous presse

Rétraction et expansion

Il se produit une rétraction dans le plan perpendiculaire à la pression au fur et à mesure que la pulpe perd son eau.

Par contre, il y a une légère expansion en opposition à la mise sous pression

Phénomène de rétraction

Préparation de la pulpe de carton

Pour préparer  la pulpe de carton, il faut du carton/papier/carton à œufs coupés en tout petit morceau. Pas de papier glacé ou plastifié.

Il faut aussi un liant (options décrites plus loin).

Superposer des couches de carton et liant dans un Blender. Ajouter juste  assez d'eau pour mouiller le carton (il est préférable de mouiller en plusieurs fois). 

Pulpe de carton: carton, pâte de riz et eau
 

Le but est d'obtenir une pâte bien homogène et uniforme mais pas trop liquide.

Texture parfaite de pulpe de carton.
Hum... dégoûtant!

Après le mixage,  il est convient d'éliminer une partie de l'eau en utilisant un filet.


Extraction d'une partie de l'eau

Pas besoin que sec mais inutile que la pulpe dégouline d'eau. 

Plus la pulpe de carton est humide et plus le temps de séchage sera long. 

Le liant

Tout liant/colle soluble dans l'eau et séchant à l'air fera l'affaire.

Selon Aidan, voici trois options intéressantes.

Colle PVA

Les colles Poly-acétate de Vinyle (wikipedia) sont très répandue. Elles sont généralement utilisées comme colle à bois ou multi-usages.

La colle PVA offre les résultats les plus solides mais pas écologique.

Fécule de Maïs

Cette fine farine de maïs est de l'amidon. Egalement connue sous le nom "Maïzena", cette farine peut être ajoutée directement avec les morceau de carton.

La fécule de maïs servira de liant et produira un produit biodégradable.

Pâte de riz

Cette pâte peut être réaliser en faisant sur-cuire du riz avec un peu d'eau (pendant environ 30min). Cette pâte pourra être ajoutée avec le carton dans le Blender.

Créer de la pâte de riz

La pâte de riz est le produit biodégradable par excellence.

En vidéo

Je vous propose de consulter la vidéo  Recycle Cardboard into anythong with 3D Printing de XYZAidan.


Ressource

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