L’utilisation de l’impression 3D dans la science du sol est déjà relativement inexistante… Ajoutez à cela la technologie open source, et les experts du domaine se sentiraient complètement perdus.
Le fait est que, malgré les avancées technologiques développées au cours des dernières décennies, les expériences en science du sol ont évolué très lentement. Actuellement, la méthode traditionnelle qui consiste à utiliser à l’avance le sol le plus approprié pour une expérience conduit souvent à plusieurs approximations et à des paramètres non contrôlés.
Face à toutes ces incertitudes concernant l’analyse des résultats, une équipe de l’Université de Lorraine, de l’INRAE en France et de la Western University au Canada a décidé de s’attaquer à ce problème en pensant à l’impression 3D. En apportant l’open source à la communauté des sciences du sol, l’équipe souhaitait acquérir une meilleure compréhension des paramètres du sol étudié.
« L’un des défis les plus importants dans l’utilisation des techniques d’impression 3D pour la modélisation des sols est la fabrication d’une structure de sol. Jusqu’à présent, la méthode la plus répandue pour imprimer des structures de sol poreuses est basée sur la numérisation d’un échantillon réel par tomographie à rayons X », peut-on lire dans le rapport.
Pour de telles applications, une combinaison de spécifications telles que la nature du matériau, la porosité et l’emplacement de substances spécifiques ou d’organismes vivants doit être prise en compte, ce qui nécessite donc une approche de conception technique spécifique.
Pour mettre en œuvre cette approche, l’équipe à l’origine de ce projet a développé une plateforme logicielle qui permet aux pédologues de créer des modèles de sol en fonction de leurs besoins en termes de structure du sol. Ce logiciel est conçu pour la recherche scientifique et devrait contribuer à promouvoir le partage et l’échange de données au sein de la communauté internationale.
« Une chaîne d’outils open-source est développée à l’aide d’un script Lua, dans le slicer IceSL, avec une interface utilisateur graphique pour permettre aux chercheurs de créer et de configurer leurs modèles numériques de sol, appelés monolithes, sans utiliser d’algorithmes de maillage ou de fichiers STL qui réduisent la résolution du modèle. Des exemples de monolithes sont imprimés en 3D dans de l’acide polylactique à l’aide de la technologie de fabrication de filaments fondus, avec une épaisseur de couche de 0,20, 0,12 et 0,08 mm. Les images générées par le découpage du modèle numérique sont analysées à l’aide du logiciel libre ImageJ pour obtenir des informations sur la forme géométrique interne, la porosité, la tortuosité, la distribution granulométrique et les conductivités hydrauliques. Les résultats montrent que le script développé permet de concevoir des modèles numériques reproductibles qui imitent les structures du sol avec des tailles de pores et de grains définies dans une gamme allant du sable grossier (à partir de 1 mm de diamètre) au gravier fin (jusqu’à 12 mm de diamètre) », note le rapport.
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