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Accueil > Recherche > Thèses et Post-doc en cours

Ahlem Romdhane

Post-Doctorante CNRS

Encadrant : Yahya Rharbi

Collaboration : Laboratoire génie des procédés papetiers, Centre technique du papier

Sujet : Biomaterials processing through 3D printing (Bio3D).

Résumé :
Ces dernières années, l’impression 3D (fabrication additive) attire l’attention de l’industrie et de la recherche grâce à ces puissants atouts (gain de temps, d’argent, production locale, à la demande, complexité de fabrication surmontée,…). Ces derniers, associés aux évolutions technologiques et à la réduction des coûts en font un potentiel levier d’une "IIIème révolution industrielle". Conçue initialement pour le prototypage, aujourd’hui l’impression 3D, dont le marché d’environ $3 milliards en 2013 est prévu dépasser le $20 milliard en 2020, est de plus en plus utilisée pour les produits finis.

L’association de l’impression 3D et de l’utilisation des matériaux biosourcés représente l’opportunité d’évoluer vers une réelle économie circulaire et durable. Toutefois, bien que l’intérêt vers l’impression 3D soit en constante progression, avec une croissance exponentielle du nombre de publications scientifiques et techniques, peu de littérature est disponible à ce jour sur l’impression des matériaux biossourcés et notamment de la cellulose (68 références ont été trouvées à fin juin 2015 dans une recherche Scifinder avec « cellulose » et « 3D printing » comme mots clés, dont seulement quelqu’unes vraiment pertinentes).

L’impression des microfibrilles de cellulose ou des nanocristaux a été explorée pour l’ingénierie tissulaire ou pour les pansements,où elles ont été principalement utilisées comme agents rhéologiques. Leur utilisation comme composant principale doit être encore étudiée en détail, notamment afin d’améliorer la tenue de la structure après impression et sa stabilité dimensionnelle face à l’eau et au séchage. L’impression des gels biosourcés stimulables (methylcellulose, glycopolymeres modifiés…) est une autre voie très peu investiguée. Le développement d’hydrogels imprimables à base de matériaux biosourcés ayant à la fois un rôle structurel et/ou des fonctionnalités spécifiques, pourrait à terme se traduire par la réalisation de dispositifs complets (capteurs, actuateurs, …) par impression 3D.
Cependant, les verrous majeurs résident alors dans le développement de procédés de fabrication 3D de structures multicomposants, robustes et élaborées avec des matériaux biocompatibles et biorésorbables et dans le développement/formulation d’hydrogels imprimables pouvant apporter des fonctionnalités spécifiques.

Les expériences des différents partenaires du projet mettent en évidence six verrous technologiques majeurs à lever : i) fluidification des gels durant l’impression, ii) contrôle de la stabilité des écoulements lors de l’impression, iii) contrôle de la dynamique de gélifications après dépôt, iv) contrôle de la stabilité tridimensionnelle des structures imprimées, v) stabilité des structures durant la déshydratation, vi) maitriser les corrélations entre les propriétés rhéologiques et structurales des gels, leur processabilité, et la qualité des dépôts obtenus (mécanique, résolution, adhérence, robustesse).


publié le