la lévitation acoustique déplace des objets sans les toucher et assemble des structures – Jornal da USP

Un ensemble de dispositifs suspend et déplace des objets dans les airs à l’aide d’ondes sonores, permettant la réalisation d’assemblages de petites structures

Par Julio Bernardes

Photo : reproduction

FDes physiciens de l’USP et de l’Université publique de Navarre, en Espagne, ont mis au point un système de lévitation acoustique doté d’un ensemble de dispositifs sonores capables non seulement de suspendre des objets dans l’air à l’aide d’ondes sonores, mais aussi de les déplacer dans différentes directions. Comme le système permet de contrôler les émissions de sons, il peut être programmé pour coller plusieurs pièces et réaliser des assemblages de petites structures. Après que les expériences aient prouvé la faisabilité de la technique, la prédiction est que d’ici quelques années la lévitation acoustique atteindra les industries, couplées à des robots pour déplacer des parties fragiles de microdispositifs électroniques, ou effectuer de petites réactions chimiques en ajoutant des gouttes de différentes substances dans l’air.

La recherche est décrite dans l’article LeviPrint : Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts, publié sur le site de l’Association for Computing Machinery (ACM), basée aux États-Unis, et présenté lors de la conférence de l’entité, tenue entre le 7 et le 11 août à Vancouver, Canada. « La lévitation acoustique existe déjà, mais il n’avait pas encore été démontré qu’elle pouvait être utilisée dans la fabrication de nouvelles structures », raconte-t-il au Revue USP le physicien Marco Aurélio Brizzotti Andrade, professeur à l’IF, qui étudie le sujet depuis 15 ans et a réalisé les travaux en partenariat avec l’Université publique de Navarre (Espagne). « Les expériences visent à développer de nouveaux dispositifs capables de déplacer l’objet en lévitation dans différentes directions, par exemple de haut en bas. »

Photo : Cecilia Bastos/USP Images

Le but de l’étude était de rendre la lévitation acoustique capable de faire quelque chose que les robots industriels utilisés dans les routines d’assemblage font, déplacer des pièces d’un endroit à un autre. « La différence, c’est que le système de lévitation utilise des ondes sonores pour déplacer des objets sans les toucher », pointe le physicien.

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Selon Andrade, le système utilise essentiellement des sons pour suspendre des objets dans les airs, en utilisant un ensemble de dispositifs sonores similaires à de petits haut-parleurs. « Ils émettent des ondes sonores à une fréquence de 40 kilohertz (kHz), dans le domaine des ultrasons, et sont inaudibles pour l’oreille humaine, qui capte des fréquences de 20 hertz (Hz) à 20 kHz », explique-t-il. « Cela signifie que les appareils vibrent 40 000 fois par seconde lorsqu’ils émettent des ondes qui lévitent. »

Tous les appareils sont connectés à une carte qui permet à l’ordinateur de contrôler le signal sonore émis par chacun d’eux individuellement. « De cette façon, il est possible d’ajuster la répartition de la pression acoustique dans l’espace en temps réel », décrit le physicien, « afin que l’objet en lévitation puisse être déplacé latéralement, de haut en bas et pivoté de manière contrôlée ».

Dans la recherche, le système de lévitation a été couplé à un robot industriel et testé pour déplacer de petits objets, un peu plus petits qu’une allumette. « Des gouttes de colle sensibles à la lumière ultraviolette ont également été utilisées, qui ont été déplacées et positionnées à côté des objets, pour assembler de petites structures tridimensionnelles », observe Andrade. « Une fois positionnée, la colle a été fixée avec l’application de lumière ultraviolette. »

Selon le physicien, le système devra être amélioré, comme réduire l’oscillation des objets lorsqu’ils sont en lévitation. « L’importance du travail, qui est de la recherche fondamentale, était de prouver le concept du système et d’ouvrir la voie au développement d’applications industrielles », souligne-t-il. La création d’équipements de lévitation acoustique pour l’industrie devrait prendre au moins dix ans. « Ils pourraient être utilisés dans des robots industriels pour manipuler des pièces fragiles sans contact, qui pourraient être endommagées par le bras du robot, ou dans des microréactions chimiques, déplaçant et joignant des gouttes de différentes substances. »

Photo : Cecilia Bastos/USP Images

Plus d’informations : email marcobrizzotti@gmail.com, avec Marco Aurélio Brizzotti Andrade

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