Des chercheuses de l'ETH veulent rendre l'impression sur sel commercialisable
Les scientifiques spécialistes des matériaux Nicole Kleger et Simona Fehlmann ont développé un procédé d'impression 3D qui leur permet de fabriquer des modèles en sel qu'elles peuvent remplir avec d'autres matériaux. Cela permet par exemple de créer des composants en métal léger hautement poreux. En tant que Pioneer Fellows, elles essaient maintenant de transférer ce procédé dans l'industrie.
Il n'y a pas si longtemps, des chercheurs en matériaux ont réussi un coup de ma?tre : à l'aide d'une imprimante 3D, ils ont créé une structure avec du sel, qu'ils ont ensuite remplie de magnésium liquide. Une fois le métal léger refroidi et durci, les chercheurs ont lavé l'échafaudage de sel - et voilà un objet en magnésium hautement poreux qui pourrait par exemple servir d'implant osseux biodégradable.
Une technique d'origine perfectionnée avec succès
Nicole Kleger, première auteure de l'étude de l'époque, et Simona Fehlmann, son ancienne étudiante en master, publient à présent un autre article dans la revue spécialisée. page externeMatériaux avancés de l'industrie : Avec une équipe multidisciplinaire, ils ont affiné et modifié le procédé de manière à pouvoir fabriquer des échafaudages de sel plus complexes avec des pores encore plus fins.
Au lieu d'une imprimante basée sur l'extrusion, qui imprime de fines saucisses de p?te salée à l'aide d'une fine buse en forme de grille, les chercheurs de Kleger et Fehlmann ont utilisé un appareil de stéréolithographie et une encre à base de particules de sel. Pour rendre cette encre sensible à la lumière, les scientifiques des matériaux y ont ajouté des monomères correspondants. Ceux-ci se transforment en polymères dès qu'ils sont exposés à la lumière, ce qui les rend durs. Des structures complexes peuvent ainsi être créées couche par couche. L'échafaudage de sel ainsi créé sert ensuite de négatif formateur, qui est ensuite rempli d'un autre matériau.
Cette fois, les scientifiques des matériaux ont rempli les structures préfabriquées non seulement avec du magnésium, mais aussi avec de l'aluminium, du carbone composite et du plastique. Gr?ce à leur nouveau procédé, les chercheuses peuvent non seulement fabriquer des objets beaucoup plus complexes, mais aussi réduire la taille des pores de 0,5 millimètre à 0,1 millimètre.
De la base à la pratique
La question ne doit toutefois pas rester purement académique. Début juillet, Kleger et Fehlmann ont lancé un Bourse des pionniers ont commencé. Ils ont un an pour démontrer si la technologie peut être mise en ?uvre commercialement.
"Nous voulons savoir si le procédé résiste à l'épreuve de la pratique", explique Kleger. Sa partenaire commerciale 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 sous les yeux afin de rester motivée", dit-elle.
Utilisation dans la m?choire et dans l'espace
Les deux chercheuses ont déjà plusieurs idées concrètes pour la commercialisation : une application pourrait être les implants maxillaires. "Si l'on perd une dent, l'os de la m?choire qui se trouve en dessous se dégrade très rapidement", explique Kleger. Pour pouvoir poser un implant dentaire, il faut d'abord reconstruire l'os. Pour cela, les chirurgiens utilisent actuellement du matériel osseux provenant de la hanche, ce qui nécessite une deuxième intervention chirurgicale. Une alternative pourrait être des implants osseux sur mesure en alliage de magnésium, dans lesquels des cellules productrices d'os pourraient migrer et qui se résorberaient avec le temps. Avec leur procédé, Kleger et Fehlmann pourraient justement fabriquer de tels implants.
L'idée de fabriquer des supports tridimensionnels pour les cultures cellulaires va dans le même sens. Les cellules se comportent différemment dans l'espace que sur un plan tel qu'une bo?te de Pétri classique. A ce sujet, les chercheuses ont pris contact avec des scientifiques qui travaillent en laboratoire avec de telles cultures cellulaires. La question reste ouverte de savoir si ces derniers préfèrent fabriquer eux-mêmes de tels supports en utilisant le procédé de Kleger et Fehlmann ou s'ils achèteraient déjà des supports prêts à l'emploi.
Les deux jeunes entrepreneurs voient une autre possibilité d'application dans le domaine spatial. "Lors des missions spatiales, le poids est de l'argent", souligne Kleger. Chaque gramme compte, c'est pourquoi les pièces en métal léger fabriquées à l'aide de leur procédé conviennent à l'utilisation sur des vaisseaux spatiaux ou des fusées.
Des fabrications spéciales plut?t que des produits de masse
Les deux Pioneer Fellows savent déjà que leurs produits ne seront pas des produits de masse bon marché, mais des fabrications spéciales relativement chères. En effet, le processus de fabrication est assez lent et ne permet pas de produire de très grandes quantités en peu de temps. "Nous ne nous positionnerons pas sur le marché de masse", déclare Fehlmann.
Ils n'ont pas encore déterminé le modèle commercial définitif. "Nous sommes en train d'analyser le marché pour savoir qui sont nos clients potentiels et ce dont ils ont vraiment besoin", explique Kleger. Pour cela, elles ont déjà eu d'innombrables entretiens avec des dentistes, des biologistes cellulaires, mais aussi avec des entreprises qui fabriquent des appareils d'impression.
Courbe d'apprentissage abrupte dans le monde des affaires
"Les choses que nous faisons maintenant sont en partie très différentes de celles que j'ai faites pendant ma thèse. La courbe d'apprentissage est en conséquence très raide", sourit Kleger.
"Nous recevons beaucoup de nouveaux inputs, nous devons aborder les choses différemment que dans la recherche. C'est enrichissant et passionnant", ajoute Fehlmann.
Les deux femmes re?oivent également une aide de départ du professeur de l'ETH André Studart, dans le groupe des matériaux complexes duquel elles ont effectué leurs recherches. L'année prochaine, il mettra notamment à leur disposition un espace de laboratoire et des appareils d'impression. "Nous sommes heureux de pouvoir continuer à travailler ici pendant un certain temps", se réjouit Kleger.
Ils peuvent également profiter de l'expérience d'autres créateurs de start-up du groupe Studarts. "Nous échangeons beaucoup avec les quatre entreprises qui ont été créées jusqu'à présent par le groupe", explique-t-elle.
Elles ont également trouvé un nom pour leur propre start-up : "Sallea", une abréviation de Salt leaching, c'est-à-dire lavage au sel. C'est le processus qu'ils veulent amener à la maturité du marché qui a donné son nom à la jeune entreprise. Un jour, ils poseront leur candidature pour le label spin-off de l'ETH. Mais pour l'instant, il reste encore beaucoup de travail de mise en place - et les deux Pioneer Fellows verront alors si leur travail de recherche fructueux se transforme en une entreprise rentable.
Programme de bourses pour pionniers
La Pioneer Fellowship est un programme de soutien complet qui offre aux penseurs innovants des conditions idéales pour démarrer leur activité entrepreneuriale. Le programme s'adresse aux doctorants, mais est également ouvert aux étudiants en master et aux postdoctorants. Les Pioneer Fellows re?oivent une bourse de 150 000 CHF sur 12 à 18 mois, en plus d'un mentorat et d'une formation complets. Pendant la durée du programme, les fellows sont logés à l'ieLab. Les Pioneer Fellowships sont financés conjointement par l'ETH Foundation et l'ETH Zurich.
Pour en savoir plus :
Les Pioneer Fellowships de l'ETH
page externeProgramme de bourses pour pionniers de l'ETH Foundation