Des chercheurs américains développent une nouvelle technologie d’impression 3D ultra-rapide

une technologie d'impression 3D ultra-rapide

Avec le volume de fabrication, la vitesse d’impression constitue l’un des facteurs clefs de la productivité de la fabrication additive et de son adoption massive. Alors que de nouveaux entrants sur le marché, parmi lesquels Carbon et HP, ont permis des améliorations significatives sur cet aspect, les matières grises continuent de s’activer aux quatre coins du monde pour trouver la recette miracle.

La dernière prouesse du genre nous vient des Etats-Unis, où une équipe de chercheurs de l’Université du Michigan a mis au point une technique d’impression 3D jusqu’à 100 fois plus rapide que les systèmes actuels. Le procédé dévoilé dans un article intitulé « Rapid, continuous additive manufacturing by volumetric polymerization inhibition patterning », repose sur le principe de photopolymérisation, c’est à dire la solidification d’une résine photensensible par une source lumineuse.

Les protagonistes ont développé une méthode rappelant la technologie d’impression 3D Digital Light Synthesis de Carbon. Pour rappel, cette technologie réputée comme l’une des plus rapides du marché, se caractérise par sa capacité à imprimer des pièces en continue, et non couche par couche. Un système de contrôle d’oxygène permet de créer des creux et des espaces vides pendant que le reste de la résine est solidifiée par une lumière UV.

Une vitesse de fabrication de 2 mètres par heure

procédé d'impression 3d de l'Université de Michigan

Technologie d’impression 3D de Carbon

Plutôt que de s’appuyer sur une seule source de lumière, l’équipe de chercheurs a elle imaginé un système utilisant deux sources lumineuses avec des longueurs d’onde différentes. L’idée est de faire interagir ces lumières avec deux résines, l’une contenant un photoactivateur pour permettre la solidification, et l’autre un agent photoinhibiteur pour au contraire inhiber la solidification.

Avec cette technique, les protagonistes du système font valoir une vitesse d’impression phénoménale de 2 m par heure, contre 40 cm/h environ pour la technologie de Carbon. Cette approche résoudrait aussi une problématique commune à beaucoup de systèmes de polymérisation en cuve, où la résine a parfois tendance à se solidifier sur la fenêtre de projection, interrompant ainsi l’impression.

La méthode adoptée par Carbon qui consiste à créer une zone morte au-dessus de la fenêtre pour maintenir une surface liquide, a en revanche pour effet de rendre plus difficile l’écoulement de la résine entre la pièce solidifiée et la fenêtre au moment de la tirer vers le haut. Avec la technologie employée ici, il est possible d’imprimer des matériaux à consistance visqueuse plus résistants, ouvrant ainsi la voie à un plus large éventail d’applications.

« le système peut atteindre des vitesses de polymérisation équivalentes pour différentes épaisseurs de volume d’inhibition »

impression 3d de l'Université du Michigan

« Ces volumes d’inhibition épais sont particulièrement souhaitables lorsqu’on utilise des formulations de résine visqueuses, d’élargir davantage la palette de monomères ou de permettre à la résine de refluer dans la zone d’impression pour des objets ayant une grande section transversale. » Peut-on lire dans l’étude. « Néanmoins, les augmentations de l’épaisseur du volume d’inhibition s’accompagnent généralement d’une diminution des vitesses de polymérisation et, par conséquent, de vitesses d’impression plus lentes, en raison de l’atténuation de l’intensité de la longueur d’onde d’initiation dans le bain de résine. Le système décrit ici peut annuler cette limitation et atteindre des vitesses de polymérisation équivalentes pour différentes épaisseurs de volume d’inhibition en accompagnant toute variation de l’intensité de la longueur d’onde d’inhibition avec un changement correspondant de l’intensité de la longueur d’onde d’initiation. »

On apprend que la technologie développée par l’Université du Michigan a fait l’objet d’un premier dépôt de brevet le 20 février 2018 et que deux autres sont en cours. L’équipe qui envisage déjà la commercialisation d’une imprimante 3D, travaille actuellement à la création d’une start-up.

La France possède aussi de sérieux atouts en terme de vitesse d’impression 3D. Dans une vidéo en 2016, la pépite tricolore Prodways faisait la démonstration d’une technologie expérimentale plus rapide encore que celle de Carbon. Une pièce de 8,5 cm représentant la Statue de la Liberté avait été imprimée en seulement 4 minutes et 15 secondes.