L’impression 3D passe à la vitesse de la lumière

Mis au point par des chercheurs californiens, ce nouveau procédé d’impression 3D fonctionne grâce à un projecteur contrôlé par ordinateur, qui envoie des images en deux dimensions à travers un gel photosensible en rotation. À l’arrivée, l’impression est quasi instantanée et les objets sont plus lisses.

L’impression 3D se développe et de nombreux constructeurs utilisent des techniques et matières différentes pour se démarquer. Elle fonctionne en déposant une matière sous forme liquide, qui durcit ensuite. Mais cette technologie, également appelée fabrication additive, présente deux défauts principaux. L’imprimante utilise généralement une technique d’impression en 2D, en couches successives pour créer le volume. Cela nécessite beaucoup de temps, l’impression durant généralement plusieurs heures, et la matière utilisée impose des limites de forme et de taille aux objets.

Un groupe de chercheurs de la Californie a mis au point une approche différente de l’impression 3D qui n’est pas sans rappeler les réplicateurs de la série Star Trek. Cette nouvelle technique, que les chercheurs ont baptisée fabrication additive volumétrique par reconstruction tomographique, ou plus simplement lithographie axiale calculée, permet de créer des objets en quelques minutes, en se basant sur une technologie utilisée en radiothérapie, pour délivrer des doses de radiations de manière précise à des patients atteints du cancer. Ils ont créé une machine capable d’imprimer l’intégralité des objets simultanément, éliminant ainsi tout besoin de structures de support nécessaires pour imprimer certaines formes avec les techniques classiques. En évitant la méthode par couches, les objets produits ont une finition beaucoup plus lisse.

Ce procédé permet d'utiliser une large palette de résines différentes pour varier ses impressions. © American Association for the Advancement of Science

Ce procédé permet d’utiliser une large palette de résines différentes pour varier ses impressions. © American Association for the Advancement of Science 

Des objets plus complexes et lisses

Ce nouveau procédé fonctionne grâce à un projecteur contrôlé par ordinateur qui envoie des images en deux dimensions à travers un gelphotosensible en rotation. Il s’agit d’images de l’objet à créer sous différents angles, qui sont synchronisées avec la rotation du matériau. Lorsque les photons arrivant sous des angles différents se croisent, le gel durcit. L’objet apparaît alors progressivement, tel un fantôme. Une fois terminé, le reste du gel peut être évacué grâce à un rinçage avec un solvant, laissant l’objet solide entier. La précision est de l’ordre de 0,3 millimètre en utilisant des polymères acryliques. La machine peut également utiliser un hydrogel de méthacrylate de gélatine (GeIMA) pour créer des structures souples, avec des surfaces exceptionnellement lisses. Ce procédé permet un choix de résines plus larges. Les techniques plus classiques imposent une certaine viscositépour pouvoir déposer la résine sous une forme liquide. Cette méthode peut donc utiliser des matériaux ayant une viscosité très élevée.PlayCurrent Time0:00/Duration Time0:04Loaded: 0%Progress: 0%0:00Fullscreen00:00Mute

Les objets imprimés par les chercheurs sont de l’ordre de quelques centimètres, mais certains sont assez complexes. Ils ont par exemple imprimé une réplique de la statue du Penseur de Rodin. Ces objets ont nécessité entre 30 secondes et cinq minutes. De plus, il est possible d’insérer des objets à l’intérieur du gel pour imprimer l’objet autour. Cela permet de construire des objets avec différents matériaux. Les chercheurs ont pu ainsi créer un manche autour d’une tige de tournevis. La technique pourrait également servir à encapsuler des appareils électroniques sensibles.

L’impression 3D devient 100 fois plus rapide avec la lumière

Dans le monde de l’impression 3D, une technique récente d’impression en continu permet notamment de produire des pièces plus rapidement que les techniques classiques. Des chercheurs américains annoncent être allés encore plus loin grâce à un nouveau procédé basé sur une irradiation par deux sources de lumière.

Article de Nathalie Mayer paru le 15/01/2019

Lorsque l’on parle d’impression 3D, on parle généralement de fabrication additive. Le procédé permet en effet de produire une pièce par empilement de couches successives. L’inconvénient majeur, c’est le temps qu’il faut pour produire de cette façon, des pièces en petites séries. Mais des chercheurs de l’université du Michigan (États-Unis) annoncent aujourd’hui avoir mis au point une nouvelle méthode 100 fois plus rapide.

Plus exactement, ils ont cherché à améliorer une méthode dite de continuous liquid interface production (CLIP) qui permet de solidifier une résine liquide à l’aide d’une source lumineuse. Par photopolymérisation, donc. Mais cette méthode nécessite l’injection d’un flux d’oxygène entre la source de lumière et la résine afin que cette dernière reste liquide, ne serait-ce que sur l’épaisseur d’un ruban adhésif. Sans quoi, elle collerait à la fenêtre et il deviendrait impossible de créer le modèle voulu.


Les chercheurs de l’université du Michigan (États-Unis) ont montré la faisabilité de leur procédé en produisant un bateau miniature ou encore, ici, un M comme Michigan. © YouTube, Michigan Engineering

Deux sources de lumière valent mieux qu’une

Les chercheurs du l’université du Michagan utilisent quant à eux, une résine photopolymérisable, bien sûr, mais surtout deux sources de lumière à des longueurs d’onde différentes. L’une d’entre elles a pour rôle de solidifier la résine de manière sélective. L’autre maintient une couche de résine liquide de quelques millimètres entre les sources et la pièce en cours d’impression.

Le tout est rendu possible par l’ajout dans la formulation de la résine d’un photoactivateur et d’un photoinhibiteur qui réagissent à des longueurs d’onde différentes. Et le système autorise ainsi une impression en continu à une vitesse de l’ordre de deux mètres par heure contre seulement quelques millimètres à quelques centimètres pour les systèmes classiques.

https://www.futura-sciences.com/

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