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.

Photo 1 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 gel photosensible 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 viscosité pour pouvoir déposer la résine sous une forme liquide. Cette méthode peut donc utiliser des matériaux ayant une viscosité très élevée.

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.
Sur la vidéo ci-dessous, 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 Michigan utilisent quant à eux, une résine photo polymérisable, 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 photo activateur et d’un photo inhibiteur 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.

Impression 3D : une nouvelle technique ultrarapide et en continu

Sur Internet, une entreprise australienne, Gizmo 3D Printers, présente une imprimante 3D opérant en continu et bien plus rapide que les modèles travaillant couche par couche. Récemment, des chercheurs américains avaient dévoilé un engin semblable, bientôt commercialisé par leur start-up, Carbon3D.

Gizmo 3D Printers a développé un système d’impression 3D évolué qui permet d’imprimer des objets en résine en seulement quelques minutes, une opération nécessitant parfois plusieurs heures avec une imprimante classique. Les objets sont réalisés à partir de résine liquide, de haut en bas, à l’inverse de ce qui se fait sur les imprimantes 3D classiques qui impriment de bas en haut.

La Gizmo 3D fait une utilisation encore inédite de la technologie DLP (Direct Light Printing, traitement numérique de la lumière), à l’aide d’une plaque de résine plongée dans une cuve et qui imprime en continu à un rythme soutenu, sans donner plus de détails pour le moment. Dans une vidéo mise en ligne (et montrée ci-dessous), l’impression de trois objets de 30 mm de diamètre ne prend par exemple que 6 minutes. L’entreprise affirme « qu’avec une mémoire plus vaste, la machine pourrait imprimer dans ce même laps de temps des objets de 150 x 80 x 26 mm ».

La vidéo suivante présente : L’imprimante de l’entreprise australienne Gizmo 3D Printers en train d’imprimer trois petites têtes de mort de 3 cm de diamètre en 6 mn. L’impression se déroule de façon continue et non couche par couche. L’appareil est en cela semblable à l’imprimante montrée récemment par Carbon3D, mais le procédé technique est différent. © YouTube, Gizmo 3D Printers

L’impression 3D en continu fait des émules

Gizmo 3D Printers devrait faire la promotion de trois modèles à travers une campagne de financement participatif sur Kickstarter pour des premières livraisons prévues en septembre 2015. Cette gamme d’imprimantes devrait être disponible de 2.500 dollars (GiziMate, environ 2.280 euros) à 6.000 dollars (GiziMax, environ 5.500 euros) selon la taille du modèle.

Les projets d’impression 3D alternatifs qui se veulent à la fois plus rapides et plus efficaces se multiplient. Ainsi, la start-up américaine Carbon3D a récemment montré une imprimante 3D en continu, que Futura-Sciences a présenté (Une imprimante 3D ultrarapide et travaillant en continu) et qui utilise la lumière et l’oxygène. L’appareil a été dévoilé à la conférence TED de Vancouver (Canada). Sa technologie, baptisée Clip (pour continuous liquid interface production), qui ne nécessite que quelques minutes pour imprimer des objets de plusieurs centimètres plus fins et solides que ce que proposent les imprimantes actuellement sur le marché, devrait être commercialisée d’ici un an.

Article réalisé sur le site :

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Auteur : Fabrice Auclert

Journaliste

Publié le 04/02/2019 et Modifié le 06/02/2019