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Comment transformer un liquide en solide avec des photons :  l’idée lumineuse des chercheurs de Berkeley

Comment transformer un liquide en solide avec des photons : l’idée lumineuse des chercheurs de Berkeley

Le 25/03/2019

Star Trek s’invite dans l’impression 3D : Dans l’univers de cette fiction, le «réplicateur» est un convertisseur énergie/matière capable de matérialiser n’importe quel objet dont la structure a été pré-enregistrée dans une base de données.

Des chercheurs de l’Université de Berkeley (USA) peut être inspirés par cette série culte, viennent de mettre au point un nouveau procédé d’impression 3D qui peut créer des objets grâce à un projecteur contrôlé par ordinateur et qui envoie des images en deux dimensions à travers un gel photosensible. En d’autres termes, cette imprimante utilise la lumière pour transformer une matière liquide en objet solide et ceci en quelques minutes seulement. Ils ont donc logiquement surnommé leur invention « le réplicateur » !

Cette nouvelle technique, plus sérieusement nommée « fabrication additive volumétrique par reconstruction tomographique », permet de créer des objets en quelques minutes, en se basant sur une technologie utilisée en radiothérapie qui délivre des doses de radiations de manière précise à des patients atteints du cancer. Ils ont ainsi créé une machine capable d’imprimer l’intégralité d’un objet en évitant la méthode « classique » d’impression 3D par couches successives.

Ce procédé fonctionne via un projecteur contrôlé par ordinateur qui envoie des images de l’objet à créer sous différents angles, qui sont synchronisées avec la rotation du matériau. Les chercheurs californiens ont utilisé une résine photo-polymérisable et deux sources de lumière à des longueurs d’onde différentes. Lorsque les photons, qui arrivent sous des angles différents, se croisent : le gel durcit. L’objet apparaît alors solide et entier.

L’imprimante 3D fonctionne en faisant briller les motifs changeants de lumière à travers une fiole rotative de liquide. Un algorithme informatique calcule les modèles exacts de lumière nécessaires pour façonner un objet spécifique.

(Photo UC Berkeley par Hayden Taylor)

 

Plus lisse, plus complexe et plus rapide !

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 autoriserait ainsi un choix plus large de résines que les techniques classiques qui imposent une certaine viscosité pour pouvoir déposer la résine sous une forme liquide. Cette méthode pourrait en effet utiliser des matériaux ayant une viscosité très élevée.

Autre avantage non négligeable : il est possible d’insérer des objets à l’intérieur du gel et d’imprimer autour de celui-ci. A titre de démonstration, les chercheurs ont créé un manche autour d’une tige de tournevis. On en déduit que cette même technique pourrait également servir à encapsuler des composants électroniques sensibles ?

Le système permettrait enfin 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.

Pour en savoir plus :

https://news.berkeley.edu/2019/01/31/new-3d-printer-uses-rays-of-light-to-shape-objects-transform-product-design/

Rédacteur : Anne DE LANSALUT

 

 

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