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La lumière, le nouvel ingrédient de l’impression 3D - Par : Hanen Hattab,

La lumière, le nouvel ingrédient de l’impression 3D


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Projecteur d’images utilisé pour l’impression 3D par la méthode de Replicator.

L’image d’en-tête a été achetée sur Istock.com et est protégée par des droits d’auteur

Les techniques d’impression 3D utilisent un procédé sculptural vieux comme le monde qui est la mise en volume par ajout de matière. Dans le vocabulaire industriel, on appelle ce procédé la fabrication additive. L’objet imprimé prend forme au fur et à mesure que les couches se déposent les unes sur les autres. Une équipe de chercheurs a mis au point un nouveau procédé teinté d’une pointe de magie. Aussitôt l’impression lancée, l’objet apparaît dans un liquide ressemblant à du miel grâce à son exposition à la lumière.

Parce que la forme imprimée semble surgir d’une matrice incorporelle, l’équipe du Department of Electrical Engineering and Computer Sciences de l’University of California Berkeley, l’a baptisée Replicator, le nom d’une machine futuriste du film Star Trek.

Le dispositif de l’imprimante

La lumière, l’ingrédient inédit de cette innovation, ajoute un côté science-fiction au procédé d’impression. En effet, l’objet se forme à partir d’un liquide visqueux photosensible, déposé au préalable dans un contenant vers lequel un projecteur projette une lumière. La forme désirée est obtenue par l’effet de solidification d’un hydrogel de méthacrylate sous l’action des images projetées vers le contenant, posé sur un plateau en rotation. Plus précisément, les motifs lumineux bidimensionnels projetés représentent les surfaces du volume. Chaque projection d’image se propage à travers le matériau sous un angle différent. L’exposition du liquide à ses images sous plusieurs angles produit la quantité d’énergie nécessaire pour solidifier le matériau selon la forme souhaitée. La résine d’impression 3D est composée de polymères liquides mélangés à des molécules photosensibles et à de l’oxygène dissous. La lumière active le composé photosensible qui désagrège l’oxygène. Il est possible d’obtenir des objets opaques en ajoutant des colorants.

Le procédé a été inspiré par les procédures de reconstruction d’image de la tomodensitométrie, une technique de radiographie utilisée pour visualiser les parties anatomiques, qui a recours à un appareil projetant des rayons X. Ces derniers traversent le corps sous différents angles pour le balayer. Le procédé permet d’obtenir des images transversales utilisées pour reconstituer en trois dimensions les parties internes du corps. La nouvelle méthode suit un peu le même principe, mais en sens inverse. L’ingéniosité de la nouvelle technique d’impression 3D réside aussi dans le calcul du temps d’exposition, qui est synchronisé avec le mouvement du liquide en rotation.

Applications et avantages

Comparée aux imprimantes sur le marché, la technologie permet de fabriquer des objets plus lisses, plus souples et aux reliefs plus complexes. Alors que les techniques classiques ne peuvent pas créer des formes flexibles parce que les matériaux se déformeraient au cours de l’impression, le nouveau procédé permet d’ajuster le temps d’exposition du polymère et de créer des reliefs de consistances variées.

Il est aussi possible de rajouter un relief ou un volume à un objet existant. Il s’agit d’une fonction inédite qui peut être utilisée dans la personnalisation de différents types d’objets.

Pour tester l’imprimante, l’équipe a créé une série d’objets, dont un modèle réduit du « Penseur », la statue de Rodin, et un modèle personnalisé de mâchoire. La technique permet à ce stade de la recherche de fabriquer des objets aux diamètres pouvant atteindre 4 po, environ 10 cm.

La recherche a été financée par les fonds des entreprises en démarrage du corps professoral de l’UC à Berkeley et par des fonds de recherche et de développement dirigés par le LDRD du Lawrence Livermore National Laboratory. L’équipe a déposé une demande de brevet sur la technique.

L’étude s’intitule « Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction ». et a été publiée le 31 janvier 2019 dans Science. Elle a été coécrite par Brett E. Kelly, Indrasen Bhattacharya, Hossein Heidari, Maxim Shusteff, Christopher M. Spadaccini et Hayden K. Taylor

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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