Une imprimante 3D SLA de 4 mètres avec une vitesse d’impression record

imprimante 3D SLA HARP

Imprimante 3D SLA HARP. Photo via Northwestern University.

Aux Etats-Unis, des chercheurs de l’Université Northwestern dans l’Illinois, ont mis au point une imprimante 3D résine de 4 mètres qui permettrait d’imprimer à la vitesse de 50 centimètres par heure. Dénommé HARP (impression rapide de grande surface), le prototype présenté dans la revue Science, pourrait être commercialisé d’ici 18 mois. La taille du système à de quoi surprendre. Hormis l’imprimante 3D Mammouth de Materialise, l’un des rares systèmes dans le monde à autoriser des impressions de plus de 2 mètres (2100 x 700 x 800 mm), très peu de machines vont au delà de 50 cm. On se souvient notamment de cette magnifique reproduction de la momie Ötzi, mais aussi des 320 os de mammouth qui avaient été imprimés à taille réelle pour le Muséum des Sciences naturelles de Bruxelles.

Destinée à la fabrication de pièces industrielles en plastique, la HARP est revendiquée comme la plus rapide de sa « catégorie », c’est à dire les imprimantes résine de très grande taille. Il existe en effet des systèmes plus petits, plus performants. Pour rappel, la technologie à grande vitesse Digital Light Synthesis (anciennement CLIP) de Carbon par exemple, permet des impressions encore plus rapides, soit environ 60 cm par heure.

En 2016, ce record avait été pulvérisé par le français Prodways avec une Tour Eiffel de 8,5 cm imprimée deux fois plus vite, soit exactement 4 minutes et 15 secondes. Mieux encore, une équipe de chercheurs de l’Université du Michigan faisait valoir plus tôt cette année, une nouvelle technologie d’impression 3D ultra-rapide d’une vitesse de 2 mètres par heure.

Les chercheurs de Northwestern expliquent quant à eux avoir mis au point une solution pour résoudre une problématique propres aux imprimantes 3D résine, à savoir que la taille est limitée afin d’accroître la vitesse d’impression ou, inversement, le débit est délaissé au profit d’un volume de fabrication plus important.

Un liquide antiadhésif pour diriger la chaleur vers un bloc de refroidissement

pièces flexible HARP

HARP permet l’impression de pièces souples et flexibles. Photo via Northwestern University.

Rappelons que comme toute imprimante 3D de type SLA, la HARP utilise un faisceau ultraviolet pour durcir une résine photosensible pour former des objets en plastique solide, flexible ou élastique et même en céramique. Pour résoudre le problème de la vitesse, les chercheurs ont du s’attaquer à la chaleur émise par une imprimante soumis à un rendement important. Pour évacuer celle-ci, placé à l’endroit où arrivent les rayons lumineux, un liquide antiadhésif appelé huile fluorée, réagit comme du téflon liquide et dirige la chaleur en s’écoulant vers un bloc de refroidissement.

Ce liquide a un autre avantage, celui d’empêcher l’adhérence au lit d’impression. Le fait de ne plus avoir à racler le fond de la cuve, permet une impression continue. Carbon utilise lui une approche différente pour empêcher l’adhérence sur fond de la cuve. C’est de l’oxygène qui est utilisé pour créer une zone morte.

« Notre technologie génère de la chaleur comme les autres », explique Chad A. Mirkin, professeur à Northwestern et responsable du développement de produits HARP. « Mais nous avons une interface qui supprime la chaleur. Grâce à sa solution de téflon liquide, l’imprimante 3D HARP a pu atteindre des taux d’impression verticale continus supérieurs à 430 millimètres par heure, avec un débit volumétrique de 100 litres par heure. Il existe évidemment de nombreux types d’imprimantes 3D: vous voyez des imprimantes construisant des bâtiments, des ponts et des carrosseries de voitures, et inversement, vous voyez des imprimantes capables de créer de petites pièces à très haute résolution. Nous sommes ravis car il s’agit de l’imprimante la plus grande et la plus performante de sa catégorie. »

L’imprimante 3D HARP est un prototype mesurant 3,96 m de hauteur avec un plateau d’impression de 609,6 mm sur 381 mm. À titre de comparaison la Form 3L de Formlabs, autorise des impressions jusqu’à 33,5 × 20 × 30 cm.