Une équipe de scientifiques des matériaux, de chercheurs en médecine et d’ingénieurs affiliés à un grand nombre d’institutions à travers l’Australie a développé une nouvelle façon de réaliser une fabrication de lumière numérique qui surmonte les problèmes des méthodes actuelles. Dans leur papier publié dans la revue Naturele groupe décrit sa nouvelle technique, son fonctionnement et les manières dont elle pourrait être utilisée.
L’impression 3D traditionnelle consiste à pulvériser avec précision un matériau liquide à partir d’une buse sur un objet où il durcit en refroidissant, le faisant croître à mesure que des couches sont ajoutées. La fabrication de lumière numérique est un type d’impression 3D qui implique l’utilisation d’un laser pour produire des objets 3D au lieu d’une buse : la lumière laser fait durcir un matériau liquide.
Deux approches ont été développées. Le premier est basé sur une fenêtre, dans lequel un laser est tiré à travers une fenêtre transparente dans un réservoir de liquide précurseur et sur une plate-forme, ce qui entraîne le durcissement du précurseur et la croissance de l’objet souhaité vers le bas. La deuxième approche est dite descendante et, comme son nom l’indique, elle consiste à tirer un laser vers une solution précurseur, ce qui entraîne la croissance d’un objet vers le haut.
Les deux approches souffrent de problèmes pour assurer un flux constant du précurseur et dissiper la chaleur. Dans ce nouvel effort, l’équipe de recherche a développé une forme modifiée de l’approche descendante qui surmonte les deux problèmes : elle appelle cela l’impression d’interface dynamique.
La méthode consiste à changer le point d’impression en ménisque, qui est la courbe de la surface du liquide (précurseur). Cela se fait en utilisant un réservoir pour contenir le fluide précurseur, puis en utilisant une tête d’impression tubulaire sous pression située au-dessus du réservoir. Il dispose d’une valve qui permet d’ajouter des vibrations acoustiques qui servent à faire osciller la pression de l’air.
Impression en temps réel d’un modèle de cœur de 15 mm de haut dans une cuvette en verre. La vidéo met en évidence l’insertion de la tête d’impression, la formation de la frontière air-liquide et la création rapide du modèle in situ. Crédit: Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-08077-6
Pour imprimer, des motifs lumineux sont projetés à travers le tube sur le ménisque lorsque la tête d’impression se déplace. L’objet désiré grandit vers le haut depuis le fond du réservoir, immergé dans le fluide précurseur. La pression à l’intérieur du tube est utilisée pour contrôler la forme prise par le ménisque. Le revêtement du liquide sur l’objet à imprimer est contrôlé par la tension superficielle et est accéléré par les vibrations, ce qui entraîne un écoulement uniforme du précurseur.
Les tests ont montré que la méthode est capable d’imprimer à des vitesses allant jusqu’à 0,7 millimètres par seconde, avec peu d’erreurs et des problèmes minimes de dispersion de chaleur dus au mouvement continu du fluide précurseur.
Plus d’informations :
Callum Vidler et al, Impression d’interface dynamique, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-08077-6
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