Nouvelle approche de fabrication numérique de la lumière résout les problèmes courants associés à l'impression 3D

2 novembre 2024 rapport

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par Bob Yirka, Phys.org

Une équipe de scientifiques des matériaux, de chercheurs médicaux et d'ingénieurs affiliés à un grand nombre d'institutions à travers l'Australie a développé une nouvelle méthode de fabrication numérique utilisant la lumière qui surmonte les problèmes des méthodes actuelles. Dans leur article publié dans la revue Nature, le groupe décrit leur nouvelle technique, son fonctionnement et les moyens par lesquels elle pourrait être utilisée.

L'impression 3D traditionnelle consiste à pulvériser de manière précise un matériau liquide depuis une buse sur un objet où il durcit en refroidissant, ce qui provoque sa croissance à mesure que des couches sont ajoutées. La fabrication numérique par la lumière est un type d'impression 3D qui utilise un laser pour produire des objets en 3D au lieu d'une buse - la lumière du laser provoque le durcissement d'un matériau liquide.

Deux approches ont été développées. La première est basée sur une fenêtre, dans laquelle un laser est dirigé à travers une fenêtre transparente dans un réservoir de liquide précurseur et sur une plateforme, ce qui entraîne le durcissement du précurseur et la croissance de l'objet souhaité vers le bas. La deuxième approche est appelée top-down, et comme son nom l'indique, elle implique de diriger un laser vers le bas dans une solution précurseur, ce qui entraîne la croissance de l'objet vers le haut.

Les deux approches rencontrent des problèmes pour garantir un flux régulier de matériau précurseur et pour dissiper la chaleur. Dans cette nouvelle étude, l'équipe de recherche a développé une forme modifiée de l'approche top-down qui surmonte ces problèmes - ils l'appellent impression par interface dynamique.

La méthode consiste à changer le point d'impression pour le ménisque, qui est la courbe de la surface du liquide (précurseur). Cela se fait en utilisant un réservoir pour contenir le fluide précurseur, puis en utilisant une tête d'impression tubulaire pressurisée située au-dessus du réservoir. Elle dispose d'une valve permettant d'ajouter des vibrations acoustiques qui servent à faire osciller la pression de l'air.

Pour imprimer, des motifs de lumière sont projetés vers le bas à travers le tube sur le ménisque pendant que la tête d'impression se déplace. L'objet souhaité pousse vers le haut depuis le bas du réservoir, immergé dans le fluide précurseur. La pression à l'intérieur du tube est utilisée pour contrôler la forme prise par le ménisque. Le recouvrement du liquide sur l'objet en cours d'impression est contrôlé par la tension de surface et est accéléré par les vibrations, ce qui permet un flux régulier du précurseur.

Les tests ont montré que la méthode est capable d'imprimer à des vitesses allant jusqu'à 0,7 millimètres par seconde, avec peu d'erreurs et des problèmes minimaux de dispersion de chaleur en raison du mouvement continu du fluide précurseur.

Plus d'informations: Callum Vidler et al, Dynamic interface printing, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08077-6

Informations sur la revue: Nature

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