Projet de recherche DIMAP

Articulations de robot avec une imprimante 3D 

DIMAP

Obturations dentaires, pièces détachées ou prothèses – la liste des produits qui sont réalisés avec des imprimantes 3D ne cesse de s'allonger. La plupart sont fabriqués en un seul matériau. Pour couvrir de nouveaux domaines d'application pour des produits « imprimés », on développe des imprimantes 3D qui combinent différents matériaux. Dans le cadre du projet de recherche DIMAP, qui bénéficie d'un soutien de l'UE à hauteur de six millions d'euros, il s'agit de développer et d'imprimer des articulations constituées de différents matériaux.

Au lieu par exemple de fraiser une pièce dans un seul bloc, la production additive – l'adjectif additif qualifie des choses qui peuvent être additionnées – fabrique des composants couche par couche. Comme base, on se sert d'un dessin 3D, qui est réalisé avec un programme de CAO. Le logiciel du système de fabrication additive décompose virtuellement ce modèle en de nombreux plans, qui seront assemblés pas à pas. Au cours du procédé appelé « Polyjet » – qui n'est pas sans rappeler l'imprimante à jet d'encre –, les matériaux dissous dans une encre d'impression chimique spéciale sont appliquées sous forme de gouttelettes liquides. Ensuite, une lampe UV durcit la couche liquide. Cette opération est répétée, jusqu'à ce que la pièce soit finie.

Objectifs du projet

Le projet de recherche DIMAP (Novel nanoparticle enhanced Digital Materials for 3D Printing and their applications shown for the robotic and electronic industry) analyse dans quelle mesure des matériaux céramiques, conductibles et élastiques conviennent à l'impression d'un bras de robot à articulation intégrée. Elle nécessite également une étude fondamentale des matériaux. Les paliers requis, les structures cinématiques en construction légère, les actionneurs pneumatiques ainsi que les pistes doivent être imprimés pour la première fois avec le procédé Polyjet. Le défi particulier à relever est d'adapter correctement les matériaux les uns aux autres. Car l'objectif est de fabriquer des articulations de robots dans une seule opération d'impression.

Outre la méthode de fabrication additive, une autre priorité du projet de recherche est accordée à la coopération homme/machine. Dans la mesure du possible, il s'agit de développer la structure cinématique en construction légère. Plus la charge utile est faible, plus le potentiel de danger en cas de collision est réduit. Par ailleurs, les articulations du robot doivent présenter une certaine souplesse pour augmenter la sécurité au cours des activités coopératives entre l'homme et le robot. C'est là qu'intervient la pneumatique, car l'air est compressible et l'articulation du robot peut ainsi être écartée assez facilement de l'homme.

Démonstrateur

En tant qu'utilisateur dans le cadre du projet de recherche, Festo est chargé de définir les exigences pour la robotique et ainsi les propriétés requises des matériaux. Les articulations du robot doivent être imprimées au cours d'une étape suivante du projet et être conçues sous la forme d'un robot prototype, sur lequel Festo pourra développer un concept de commande et de régulation approprié. Ce démonstrateur permettra d'évaluer si les articulations réalisées avec ce nouveau procédé d'impression pourront convenir à un environnement industriel. Il faudra par exemple vérifier la stabilité durable sous une charge dynamique.

Autres acteurs du projet

DIMAP

Le projet est soutenu par l‘Union européenne dans le cadre du programme « Recherche pour la production de demain» (numéro 02PJ4045). En plus de Festo, les acteurs suivants participent au projet:

Acteurs issus de la science

  • Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
  • Université Johannes Kepler de Linz
  • Soreq Nuclear Research Center
  • Tecnologia Navarra de Nanoproductos SL

Acteurs issus de l'industrie

  • Profactor GmbH
  • Stratasys Ltd.
  • Borealis Polyolefine GmbH
  • Tiger Coatings
  • Philips Electronics Nederland B. V.
  • CIRP GmbH
  • PV Nano Cell Ltd