Ne vous fiez pas au nom. Alors que les imprimantes 3D impriment des objets tangibles (et assez bien), la façon dont elles font le travail ne se produit pas réellement en 3D, mais plutôt en 2D classique.
Travailler pour changer cela est un groupe d’anciens et d’actuels chercheurs du Rowland Institute à Harvard.
Tout d’abord, voici comment fonctionne l’impression 3D : les imprimantes déposent des couches plates de résine, qui durciront en plastique après avoir été exposées à la lumière laser, les unes sur les autres, encore et encore de bas en haut. Finalement, l’objet, comme un crâne, prend forme. Mais si une partie de l’impression dépasse, comme un pont ou une aile d’avion, elle nécessite un certain type de structure de support plate pour réellement imprimer, sinon la résine s’effondrera.
Les chercheurs présentent une méthode pour aider les imprimeurs à être à la hauteur de leur nom et à fournir une « véritable » forme d’impression 3D. Dans un nouvel article de Nature, ils décrivent une technique d’impression 3D volumétrique qui va au-delà de l’approche ascendante en couches. Le processus élimine le besoin de structures de support car la résine qu’il crée est autoportante.
« Ce que nous nous demandions, c’est si nous pouvions réellement imprimer des volumes entiers sans avoir à suivre toutes ces étapes compliquées ? » a déclaré Daniel N. Congreve, professeur adjoint à Stanford et ancien membre du Rowland Institute, où l’essentiel de la recherche a eu lieu. « Notre objectif était d’utiliser simplement un laser se déplaçant pour créer un véritable motif en trois dimensions et ne pas être limité par ce genre de nature couche par couche des choses. »
Dans ce processus d’impression 3D, le petit point de lumière bleue déclenche une réaction chimique qui fait durcir la résine en plastique. Crédit : Tracy H. Schloemer et Arynn O. Gallegos
L’élément clé de leur nouvelle conception est de transformer la lumière rouge en lumière bleue en ajoutant ce qu’on appelle un processus de conversion ascendante à la résine, le liquide réactif à la lumière utilisé dans les imprimantes 3D qui durcit en plastique.
En impression 3D, la résine durcit en une ligne plate et droite le long du trajet de la lumière. Ici, les chercheurs utilisent des nano-capsules pour ajouter des produits chimiques afin qu’ils ne réagissent qu’à un certain type de lumière, une lumière bleue au point focal du laser créée par le processus de conversion ascendante. Ce faisceau est scanné en trois dimensions, il s’imprime donc de cette façon sans avoir besoin d’être superposé sur quelque chose. La résine résultante a une viscosité plus élevée que dans la méthode traditionnelle, elle peut donc rester sans support une fois imprimée.
« Nous avons conçu la résine, nous avons conçu le système pour que la lumière rouge ne fasse rien », a déclaré Congreve. « Mais ce petit point de lumière bleue déclenche une réaction chimique qui fait durcir la résine et la transformer en plastique. En gros, ce que cela signifie, c’est que vous avez ce laser qui traverse tout le système et ce n’est qu’à ce petit bleu que vous obtenez la polymérisation. , [only there] obtenez-vous l’impression qui se passe. Nous balayons simplement ce point bleu en trois dimensions et partout où ce point bleu le touche, il se polymérise et vous obtenez votre impression 3D. »
Les chercheurs ont utilisé leur imprimante pour produire un logo 3D Harvard, un logo Stanford et un petit bateau, un test standard mais difficile pour les imprimantes 3D en raison de la petite taille du bateau et des détails fins comme les hublots en surplomb et les espaces de cabine ouverts.
Les chercheurs, qui comprenaient Christopher Stokes du Rowland Institute, prévoient de continuer à développer le système pour la vitesse et de l’affiner pour imprimer des détails encore plus fins. Le potentiel de l’impression 3D volumétrique est considéré comme un changeur de jeu, car il éliminera le besoin de structures de support complexes et accélérera considérablement le processus lorsqu’il atteindra son plein potentiel. Pensez au « réplicateur » de « Star Trek » qui matérialise les objets d’un coup.
Mais pour le moment, les chercheurs savent qu’ils ont encore du chemin à parcourir.
« Nous commençons vraiment à peine à effleurer la surface de ce que cette nouvelle technique pourrait faire », a déclaré Congreve.
Samuel N. Sanders et al, Nanocapsules de conversion ascendante par fusion triplet pour l’impression 3D volumétrique, Nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-04485-8