Les chercheurs de Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont développé une nouvelle technique d'impression 3D qui utilise la lumière pour construire des structures complexes, puis dissout proprement le matériau de support, élargissant les possibilités dans la fabrication additive multi-matériaux (AM).
Dans l'impression 3D, les supports traditionnels ajoutent souvent du temps, des déchets et des risques au processus, en particulier lors de l'impression de pièces complexes. Mais dans une nouvelle étude publiée dans ACS Science centraleune équipe LLNL – en collaboration avec les chercheurs de l'Université de Californie à Santa Barbara (UCSB) – porte une approche d'impression « un pot » qui utilise deux longueurs d'onde légères pour créer simultanément des structures permanentes et des supports temporaires d'une seule formulation en résine.
La méthode relève un défi de longue date dans AM: comment fabriquer des fonctionnalités en suspension ou en surplomb sans échafaudage lourd nécessitant une suppression manuelle, qui est un obstacle clé à l'adoption généralisée des technologies d'impression 3D de traitement de la lumière numérique (DLP).
« Ce travail ajoute une autre option à la gamme croissante de possibilités d'impression multi-matériaux », a déclaré Maximal Shusteff, chercheur principal et chercheur du personnel de LLNL.
« L'utilisation de plusieurs matériaux est essentielle pour de nombreux processus de fabrication, et cela a été difficile à réaliser en utilisant l'impression 3D. Et la suppression manuelle des supports imprimées du même matériau est l'une des goulets d'étranglement qui empêche l'utilisation de DLP dans les activités de production et la précision de la pièce – ne pas résoudre un matériau sacrificiel est beaucoup plus composé d'automatisation et moins aptembal. »
L'une des principales innovations de l'étude réside dans une imprimante DLP sur mesure et à double longueur d'onde à double longueur d'onde (DWNI), brevetée par le co-auteur et ingénieur LLNL Bryan Moran. Le système utilise un seul dispositif de micromirreur numérique pour projeter à la fois Ultraviolet (UV) et la lumière visible en même temps, chacun déclenchant une réaction chimique différente. La lumière UV solidifie la structure époxy finale, tandis que la lumière visible guérit un thermodoset dégradable conçu pour dissoudre post-impression.
Après le post-traitement thermique, les objets imprimés sont placés dans une solution basée sur l'eau de base, où les supports se dissolvent doucement, laissant la structure primaire intacte sans dommages ni résidus. L'équipe a réussi à démontrer des conceptions flottantes, y compris des anneaux verrouillés et une balle dans une cage – des formes difficiles ou impossibles à produire avec des méthodes de couche par couche conventionnelles.
L'approche offre des avantages pratiques: réduction du temps d'impression, déchets de matériaux minimaux et résolution améliorée. Il évite également la nécessité d'échanger des résines à mi-parole, un obstacle commun dans l'impression 3D multi-matériaux, ont déclaré des chercheurs.
« Notre approche d'impression intégrée en un pot améliore la fidélité des structures non étouffées et flottantes, telles que des surplombes et des cantilevers, en utilisant des supports dégradables qui agissent comme des échafaudages temporaires pour empêcher l'effondrement et le désalignement lors de la fabrication », a déclaré le premier auto-auteur ISABEL Arias Ponce, un ingénieur de matières à frais nationaux de laboratoire UC et un ingénieur de matériel de diplômes national de l'UC.
« De plus, les composants mobiles – tels que les charnières et les systèmes de verrouillage – pourraient être fabriqués en place en motivant simplement une interface dégradable entre plusieurs parties. Cela éliminerait le besoin d'assemblage manuel et d'améliorer l'efficacité de la production. »
