Les chercheurs de l'ETH Zurich veulent rendre l'impression de sel commercialisable
Ils ont également trouvé un nom pour leur start-up : "Sallea", un portmanteau de "salt leaching".
Les spécialistes des matériaux Nicole Kleger et Simona Fehlmann ont mis au point un procédé d'impression 3D permettant de créer des modèles de sel qu'ils peuvent remplir d'autres matériaux. L'un des domaines d'application est la création de composants métalliques légers hautement poreux. Les deux boursiers Pioneer essaient maintenant de transférer ce processus à l'industrie.
Les deux chercheuses en matériaux Nicole Kleger (g.) et Simona Fehlmann veulent conquérir le marché avec des armatures en sel imprimées en 3D.
Daniel Winkler Fotografie
Composants métalliques légers composés de divers matériaux créés à partir d'armatures en sel imprimées en 3D (cubes blancs).
Kilian Kessler
Il n'y a pas si longtemps, les chercheurs en matériaux ont réussi un coup : ils ont utilisé une imprimante 3D pour créer une structure en sel, qu'ils ont ensuite remplie de magnésium liquide. Après le refroidissement et le durcissement du métal léger, les chercheurs ont éliminé le cadre de sel par lessivage, ce qui a donné un objet en magnésium très poreux qui pourrait servir, par exemple, d'implant osseux biodégradable.
Une technologie originale améliorée avec succès
Aujourd'hui, l'auteur principal de cette étude, Nicole Kleger, et son ancienne étudiante de maîtrise, Simona Fehlmann, ont publié un autre article dans la revue Advanced Materials: dans cet article, elles indiquent que, avec une équipe interdisciplinaire, elles ont affiné et modifié leur processus pour produire des échafaudages de sel plus complexes avec des pores encore plus fins.
Au lieu d'utiliser une imprimante à extrusion qui imprime de fins filaments de pâte de sel en forme de grille à partir d'une fine buse, les chercheurs dirigés par Kleger et Fehlmann ont utilisé un dispositif de stéréolithographie et une encre à base de particules de sel. En mélangeant l'encre avec des monomères appropriés, les scientifiques l'ont rendue sensible à la lumière. Cela signifie qu'une fois exposés à la lumière, les monomères se combinent pour former des polymères durs au cours du processus. Il est ainsi possible de construire des structures complexes couche par couche. La structure de sel ainsi créée sert ensuite de moule, ou de modèle négatif, à remplir d'un autre matériau.
À l'étape suivante de ce nouveau procédé, les spécialistes des matériaux ont rempli les structures préfabriquées non seulement de magnésium, mais aussi d'aluminium ou de plastique, ou les ont enveloppées d'un matériau composite en carbone. Leur nouvelle technique permet aux chercheurs de produire des objets beaucoup plus complexes et de réduire la taille des pores de 0,5 millimètre à 0,1 millimètre.
De la recherche fondamentale à la pratique
Ces travaux sont appelés à dépasser le cadre purement académique. Kleger et Fehlmann ont commencé une bourse de recherche "Pioneer" début juillet. Ils ont un an pour démontrer s'il est possible de commercialiser la technologie.
"Nous voulons savoir si le processus peut passer le test de l'utilisation dans le monde réel", explique M. Kleger. Son partenaire commercial tient également à ce que les résultats de laboratoire ne prennent pas la poussière dans un tiroir. "Il est important pour moi d'avoir toujours une application en tête, car cela me permet de rester motivé", déclare M. Fehlmann.
Pour une utilisation dans les mâchoires et dans l'espace
Les deux chercheurs ont déjà plusieurs idées précises pour la commercialisation de leur procédé. L'une des applications possibles concerne les implants de la mâchoire. "Si l'on perd une dent, l'os de la mâchoire en dessous se désintègre très rapidement", explique M. Kleger. Avant de pouvoir insérer un implant dentaire, l'os doit d'abord être reconstruit. Les chirurgiens utilisent actuellement du matériel osseux provenant de la hanche, mais cela nécessite un deuxième site chirurgical. Ils pourraient également opter pour des implants osseux personnalisés en alliage de magnésium, dans lesquels les cellules osseuses peuvent migrer et qui se dégradent avec le temps. Kleger et Fehlmann pourraient utiliser leur procédé pour produire précisément ce type d'implant.
Une idée qui va dans le même sens consiste à produire des échafaudages tridimensionnels pour les cultures cellulaires. Les cellules ne se comportent pas de la même manière dans un espace tridimensionnel que sur un plan en 2D, comme une boîte de Pétri standard de laboratoire. Dans cette optique, les chercheurs ont contacté des scientifiques qui travaillent avec de telles cultures cellulaires en laboratoire. Il n'est pas encore clair si ces scientifiques préfèrent produire eux-mêmes de tels échafaudages en utilisant le procédé de Kleger et Fehlmann, ou s'ils préfèrent acheter les échafaudages prêts à l'emploi.
Les deux jeunes entrepreneurs voient une autre application possible dans les voyages spatiaux. "Dans les missions spatiales, le poids, c'est de l'argent", explique M. Kleger. Comme chaque gramme compte, les composants métalliques légers fabriqués selon leur procédé seraient idéaux pour les vaisseaux spatiaux ou les fusées.
La personnalisation, pas la production de masse
Cependant, une chose est déjà claire pour ces deux boursiers Pioneer : leurs produits ne seront pas des articles bon marché produits en série, mais plutôt des produits personnalisés de masse relativement chers. En effet, le processus de fabrication est plutôt lent et ne permet pas de produire de très grandes séries en peu de temps. "Nous n'allons pas nous positionner sur le marché de masse", déclare M. Fehlmann.
Ils n'ont pas encore pris de décision définitive concernant leur modèle économique. "Nous analysons actuellement le marché pour savoir qui sont nos clients potentiels et ce dont ils ont réellement besoin", explique M. Kleger. Ils ont déjà eu d'innombrables discussions avec des dentistes et des biologistes cellulaires, ainsi qu'avec des entreprises qui fabriquent des équipements d'impression.
Une courbe d'apprentissage abrupte dans les affaires
"Ce que nous faisons maintenant est, à certains égards, très différent de mon projet de doctorat - et la courbe d'apprentissage est donc très raide", dit Kleger avec un sourire.
Mme Fehlmann ajoute : "Nous recevons beaucoup de nouvelles informations et nous devons aborder les choses différemment de ce que nous faisons dans la recherche. C'est enrichissant et passionnant".
Les deux femmes reçoivent également une aide au démarrage de la part du professeur de l'ETH André Studart, dans le groupe Matériaux complexes duquel elles ont effectué leurs recherches. Il leur fournira notamment, au cours de l'année à venir, un poste de travail en laboratoire et du matériel d'impression. "Nous sommes ravis de pouvoir continuer à travailler ici pendant un certain temps", déclare M. Kleger.
En outre, ils seront en mesure de profiter de l'expérience d'autres fondateurs de start-up du groupe Studart. "Nous sommes en contact étroit avec les quatre entreprises qui ont émergé du groupe jusqu'à présent", précise M. Kleger.
Ils ont également trouvé un nom pour leur start-up : "Sallea", un portmanteau de "salt leaching". Le processus qu'ils veulent mettre sur le marché a donc donné son nom à la jeune entreprise. Un jour ou l'autre, ils demanderont le label de "spin-off de l'ETH". Mais pour l'instant, il reste encore beaucoup de travail de développement à faire - et ensuite les deux Pioneer Fellows verront si leur travail de recherche fructueux se transforme en une entreprise rentable.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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