“LaserFactory” : un système complet de fabrication de drones entièrement fonctionnels

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Depuis des décennies, la pop culture regorge de machines incroyables, capables de concevoir et produire n’importe quel objet instantanément, pour une utilisation immédiate par le héros du film…

Depuis plusieurs années, l’impression 3D est en pleine explosion. Que ce soit pour créer des pièces d’usinage complexes ou bien seulement des bijoux fantaisie, elle tend à révolutionner notre manière de fabriquer et de produire.
En revanche, pour le moment, cette technologie n’est pas capable de fabriquer des appareils complexes qui seraient immédiatement fonctionnels.

Ou plutôt, elle n’en était pas capable ! Car le CSAIL, le Laboratoire d’Informatique et d’Intelligence Artificielle du MIT (CSAIL) vient de développer le “LaserFactory” un système complet permettant d’imprimer en 3D des appareils, comme des drones par exemple ou des robots entièrement fonctionnels.

On vous dit tout dans notre article de la semaine.

Une machine capable de fabriquer des appareils fonctionnels en un temps record ! 

Baptisée “LaserFactory”, cette machine automatise le processus complet de fabrication d’appareils fonctionnels au sein d’un seul système.

Concrètement, ce système est capable de fabriquer des drones ou des appareils entièrement fonctionnels, en quelques heures seulement et de manière complètement autonome.

Développé par un groupe de chercheur du CSAIL, le Laboratoire d’Informatique et d’Intelligence Artificielle du Massachusetts Institute of Technology (MIT), le “LaserFactory” utilise une technologie en trois étapes, permettant de créer une géométrie structurelle, d’imprimer des traces de circuits imprimés et d’assembler directement des composants électroniques comme des capteurs. 

“En tirant parti des plateformes de fabrication largement disponibles telles que les imprimantes 3D et les découpeurs laser, LaserFactory est le premier système à intégrer ces capacités et à automatiser l’ensemble du pipeline de fabrication d’appareils fonctionnels dans un seul système.” explique Martin Nisser, doctorant au CSAIL et membre du groupe travaillant sur ce projet.

Un système unique qui, selon les chercheurs du CSAIL, pourrait être une aubaine pour tous ceux qui cherchent à prototyper rapidement un produit fonctionnel.

Comment ça marche ?

Pour résumer, le système comporte deux parties et fonctionne donc en deux étapes  :

• une “boîte à outils logicielle”, pour permettre aux utilisateurs de concevoir l’appareil souhaité et toutes ses spécificités,
• une plateforme matérielle opérationnelle, regroupant notamment un laser et une imprimante 3D, pour la fabrication.

Prenons l’exemple d’un utilisateur qui souhaite concevoir son propre drone.

Étape 1 : la conception du drone via le logiciel

L’utilisateur va concevoir son drone via le logiciel, en choisissant ses composants
à partir d’une bibliothèque de pièces, puis en dessinant les traces des circuits.
Les traces des circuits sont les lignes de cuivre ou d’aluminium sur une carte de circuit imprimé, permettant au courant électrique de circuler entre les différents composants électroniques.
L’utilisateur finalise ensuite la forme du drone dans l’éditeur 2D puis peut prévisualiser l’ensemble, avant que le logiciel ne le traduise pour transmettre l’ensemble des informations à la machine, via un seul fichier pour une fabrication en une seule fois.

Étape 2 : la fabrication via le bloc machine

Une fois l’ensemble du plan et des informations reçu via le logiciel, “LaserFactory” peut ensuite fabriquer le drone grâce à la découpe laser ainsi qu’à un module additionnel d’impression, clipsé sur le cutter laser.
De manière autonome, “LaserFactory” reproduit donc fidèlement la forme géométrique de l’objet souhaité, sélectionne et place les composants, et distribue en même temps le métal choisi pour les traces de circuit, avant de le polymériser pour rendre les traces conductrices.

Dans cet exemple de fabrication d’un drone, l’appareil est alors pleinement fonctionnel et peut immédiatement décoller pour effectuer sa tâche/mission.

Améliorer ce système pour réaliser des objets encore plus complexes

Si le système développé par le MIT est déjà une prouesse technique et technologique, le CSAIL voit encore plus grand.

L’équipe en charge du projet espère en effet augmenter la qualité et la résolution des traces des circuits imprimés, ce qui permettrait d’intégrer des composants électroniques plus complexes.
Les chercheurs espèrent également créer une gamme plus complète de géométries, en intégrant par exemple l’impression 3D traditionnelle dans le processus de fabrication.

“Au-delà de l’ingénierie, nous réfléchissons également à la manière dont ce type de système unique pour les dispositifs de fabrication pourrait être intégré de manière optimale dans les chaînes d’approvisionnement actuelles pour la fabrication, et aux défis que nous pourrions devoir résoudre pour que cela se produise”, explique Martin Nisser.
Pour lui, “À l’avenir, on ne devrait pas s’attendre à ce que les gens aient un diplôme d’ingénieur pour construire des robots, pas plus qu’ils ne devraient avoir un diplôme en informatique pour installer des logiciels.” 

Les travaux sur le “LaserFactory” sont soutenus par : 

• le NSF (National Science Foundation), une agence indépendante du gouvernement des États-Unis, destinée à soutenir financièrement la recherche scientifique fondamentale (équivalent américain de l’ANR en France).
• une bourse de recherche Microsoft 
• l’Académie Royale des Sciences de Suède.

Une révolution dans le domaine de la robotique ?

Déjà massivement présents dans le paysage industriel et sur les chaînes de production, les robots continuent de se multiplier et de se perfectionner, dans de nombreux domaines d’activités.

Ils connaissent par exemple un nouvel essor depuis le début de la pandémie mondiale du Covid-19, avec la mise sur le marché de robots toujours plus connectés, au service des besoins cruciaux du moment.

// À (re)lire : Robots désinfectants, robots livreurs, robots policiers… La robotique à l’heure du Covid-19.

Pour le moment, la conception de tels robots est un travail de longue haleine, nécessitant généralement plusieurs années de recherche et développement ainsi que des investissements financiers importants, ne serait-ce que pour la phase de prototypage.

Grâce à “LaserFactory” et à ses futures améliorations, ces étapes de prototypage, voire de fabrication, pourraient être révolutionnées, avec des économies de temps et de coûts non négligeables.

Une nouvelle fois, la réalité semble rattraper la fiction.
Le “LaserFactory” développé par le CSAIL du MIT est en effet déjà capable de fabriquer en une fois et avec un système unique des appareils fonctionnels immédiatement tels que des drones.
Si l’équipe en charge du projet arrive à mettre en place les améliorations souhaitées dans un avenir proche, ce système pourrait révolutionner durablement notre manière de concevoir et de produire.

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*Photo de couverture : photo d’illustration.