Besoin de cheveux ? Imprimez-les !

D’une voiture à de la nourriture comestible en passant par de la peau humaine, rien ne semble plus aujourd’hui hors de portée de l’impression 3D. Rien, sauf peut-être ces structures très particulières, car composées d’une grande quantité d’éléments très fins, que sont les chevelures ou les fourrures. En effet, jusqu’à présent, pour être conçues puis imprimées, celles-ci requéraient des puissances et des temps de calcul bien trop importants. Cependant, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Lab proposent aujourd’hui un nouveau logiciel, baptisé Cillia, capable de modéliser rapidement et efficacement, et d’imprimer ensuite tout simplement, des milliers de cheveux.

Avec les logiciels classiques, imprimer des cheveux serait fastidieux. Cela reviendrait à modéliser individuellement chacun des poils avant d’envoyer ces données à un logiciel dit « de tranchage ». Celui-ci représenterait alors le contour de chaque cheveu comme un maillage de minuscules triangles. Le logiciel créerait ensuite des sections horizontales qu’il traduirait finalement en pixels destinés à être imprimés, couche par couche. « Pour imprimer 6.000 cheveux seulement sur la surface d’un timbre-poste, il faudrait plusieurs heures de traitement », indique Jifei Ou, l’auteur principal de l’étude.

Avec Cillia, il ne reste plus à l’utilisateur qu’à entrer, en quelques minutes, l’angle, l’épaisseur, la densité et la longueur des cheveux désirés. Pour faire preuve de l’efficacité de leur logiciel, les chercheurs du MIT ont imprimé des cheveux de 50 microns d’épaisseur, une dimension semblable à celle des cheveux humains. En faisant varier les paramètres, ils ont pu produire toute une palette de cheveux, allant du poil le plus grossier à la fourrure la plus fine, fixés à des surfaces planes mais aussi courbes.

Le cheveu modélisé par un empilement de pixels

Pour arriver à leurs fins, les chercheurs du MIT ont adopté une approche totalement innovante. Ils ont choisi de modéliser un cheveu par un empilement de pixels de moins en moins important, de la base vers la pointe. Ainsi, pour modifier les paramètres des cheveux, il suffit alors de modifier l’agencement des pixels.

Pour produire des surfaces composées de milliers de poils, ils se sont ensuite appuyés sur une technique de cartographie couleur. En d’autres mots, ils ont utilisé trois couleurs (le rouge, le vert et le bleu) pour représenter trois paramètres des cheveux (la longueur, la largeur et l’angle). Ne restait plus ensuite qu’à développer un algorithme capable de traduire cette cartographie couleur en modèle de réseau de poils lisible par une imprimante 3D.

Le but : créer de nouveaux matériaux fonctionnels

Certains imaginent déjà utiliser cette avancée technologique pour imprimer perruques et extensions. Pourtant, ce n’est pas l’objectif visé par les chercheurs du MIT qui se demandent désormais si de tels cheveux artificiels pourraient être utiles à des tâches aussi variées que l’adhésion, la détection ou l’actionnement. En effet, dans la nature, poils et cheveux ont généralement des rôles bien définis comme réguler la température ou écarter la poussière, par exemple. « Notre objectif est d’utiliser pleinement le potentiel de l’impression 3D pour créer de nouveaux matériaux fonctionnels dont les propriétés seraient facilement réglables et contrôlables », explique Jifei Ou.

Pour démontrer les pouvoirs adhésifs de leurs produits, les chercheurs ont travaillé sur des surfaces agissant comme du velcro. Selon l’angle des poils, les surfaces se collent les unes aux autres de manière plus ou moins forte. Concernant la détection, les chercheurs ont imprimé de petites peluches, en forme de lapin, équipées de Led qui s’allument uniquement lorsque le lapin est caressé dans certaines directions. De quoi envisager également de concevoir une nouvelle génération de jouets interactifs.

Enfin, afin de déterminer si leurs cheveux étaient capables d’actionner ou de déplacer des objets, ils ont fabriqué une table de tri à partir de panneaux de poils imprimés. Grâce à cette table, ils ont effectivement pu déplacer des pièces de monnaie et les trier en fonction de leur poids.