À gauche : impression 3D traditionnelle sans brillance. Le côté droit montre les nouvelles améliorations, où l’on peut choisir quelles surfaces sont brillantes et lesquelles sont mates. (crédits photo MIT)
Si l’impression 3D n’a plus rien à prouver dans sa capacité à produire des formes complexes et que d’importants progrès ont été réalisés ces dernières années sur la couleur ; la finition, tout particulièrement la brillance, est un domaine qui demande encore à être améliorer. En effet, les capacités des machines actuelles ne permettent pas encore de produire des pièces complètement finies. Le vernissage comme un certain nombre d’opérations de finitions chronophages, doivent s’effectuer séparément, le plus souvent manuellement.
Régulièrement mobilisé sur les problématiques liées à l’impression 3D, le MIT semble avoir trouvé un début de solution en développant une imprimante 3D capable de fabriquer des pièces avec différents niveaux de brillance. En collaboration avec des collègues de l’Università della Svizzera italiana, de l’Institut Max Planck pour l’informatique et de l’Université de Princeton, le chercheur du MIT et ingénieur en mécanique Michael Foshey, a développé un système d’impression combinant matériel et logiciel, qui utilise des vernis du commerce pour finir les objets avec des motifs de brillance réalistes et spatialement variables. Une innovation qui aux dires des protagonistes permettrait d’apporter encore plus de réalisme à l’impression 3D, comme par exemple des répliques de pièces de musée ou même des prothèses « où vous ne pouviez presque pas faire la différence entre l’objet et la reproduction. » Ajoute Michael Foshey.
La brillance qui est une caractéristique opposée à la couleur mesurable d’après de la quantité de lumière réfléchie par une surface, se répartie il faut savoir, en trois catégories : mat, semi-brillant ou haut brillant. Les mesures du brillant objectif s’effectuent, en éclairant la surface avec une source ponctuelle, et en mesurant la luminance à des angles fixés par une convention. Si la lumière se reflète dans une couleur brillante, l’aspect d’une couleur idéalement mate est identique dans toutes les directions d’observation et de lumière.
« Nous faisons donc essentiellement varier tous ces paramètres pour obtenir la taille de gouttelette souhaitée »
Le système d’impression 3D conçu par les chercheurs du MIT. (crédits photos MIT)
Le plus souvent, les vernis qui donnent une finition brillante ont tendance à être moins visqueux et à sécher en une surface lisse. « Les vernis qui donnent une finition mate sont plus visqueux – plus proches du miel que de l’eau. » Explique Michael Foshey « Ils contiennent de gros polymères qui, lorsqu’ils sont séchés, dépassent de manière aléatoire de la surface et absorbent la lumière. Vous avez un tas de ces particules qui sortent de la surface, ce qui vous donne cette rugosité. ».
Mais ces polymères justement, posent problème pour les systèmes d’extrusions classiques qui n’ont pas été conçus pour imprimer des substances visqueuses. Ils risqueraient de les boucher. Ce qui explique pourquoi l’équipe de chercheurs a mis au point des extrudeuses plus larges que la normale, capables de déposer des gouttes de vernis de différentes tailles en modifiant la pression du réservoir et leur vitesse d’obturation. Se rapprochant du fonctionnement des imprimantes de bureau 2D à nuances de gris, qui consiste à faire varier la densité de points noirs sur une page pour donner une impression de gris plus ou moins foncé, celle du MIT dépose de microscopiques gouttelettes de vernis de tailles différentes, plus ou moins proches les unes des autres, pour reproduire différents niveaux de brillance.
L’équipe du MIT explique que pour faire varier la taille des gouttelettes de vernis, l’imprimante joue en fait sur plusieurs facteurs, comme la pression du réservoir et la vitesse des mouvements de la vanne à pointeau. Plus donc il y a de vernis libéré, plus la gouttelette déposée est grosse. Il en va de même pour la vitesse de libération de la gouttelette. « Plus il va vite, plus il s’étale une fois qu’il touche la surface », explique Foshey. « Nous faisons donc essentiellement varier tous ces paramètres pour obtenir la taille de gouttelette souhaitée. »
Les chercheurs indiquent avoir réalisé leurs premiers tests sur plusieurs objets « 2.5D », principalement des impressions plates avec des textures qui varient d’un demi-centimètre de hauteur. Le système qui sera prochainement testé sur des objets entièrement 3D, pourrait être facilement intégré à la plupart des imprimantes 3D du marché.
À gauche : un objet traditionnel imprimé en 3D. À droite: l’objet imprimé en 3D avec une finition semi brillante (crédits photo : MIT)
