Une nouvelle méthode d’impression 3D FDM pour repousser les limites du multi-couleurs et multi-matériaux

Le dépôt de fil fondu (FDM) offre de nombreux avantages, notamment son accessibilité et sa facilité d’utilisation, ce qui rend la technologie attrayante. Cependant, la tête d’impression ne peut imprimer qu’un seul matériau, sous la forme de filament, à la fois, limitant les possibilirtés d’impression 3D multi-matériaux. Pour surmonter cette limitation, les chercheurs Sang-Joon Ahn, Howon Lee et Kyu-Jin Cho de l’Université Nationale de Séoul ont développé un processus unique en deux étapes pour l’impression 3D FDM, permettant de combiner différentes propriétés dans un seul matériau de base. En utilisant cette méthode Blended-FDM (b-FDM), ils ont réussi à imprimer un seul filament FDM avec 36 couleurs différentes en utilisant quatre filaments de couleur primaire.

Le processus b-FDM se compose de deux étapes. Tout d’abord, l’équipe a imprimé un matériau numérique (DM) en superposant différents matériaux de base et en les changeant manuellement. Le filament résultant est ensuite utilisé comme matériau de base pour l’objet final dans la deuxième étape. Lorsque le filament est extrudé à travers la buse, les matériaux sont mélangés, créant les propriétés souhaitées dans le produit final. Cette technologie permet l’impression de diverses propriétés matérielles en combinant plusieurs matériaux de base dans un seul filament, assurant un contrôle précis de la composition des matériaux.

Le filament a été imprimé avec une épaisseur de couche de 125 μm et se compose de 14 couches de matériau extrudé. Chaque couche comprend deux à quatre lignes d’impression 3D, chacune de 440 μm de large. Pendant le processus d’impression, le matériau brut a été changé manuellement, permettant de combiner différentes propriétés telles que la couleur, la résistance, la conductivité et l’élasticité. Les filaments ont été imprimés en plusieurs pièces de test en utilisant la Prusa i3 MK3S originale de Prusa Research, avec une bonne adhérence obtenue en chauffant le lit d’impression 3D à 70°C. Les chercheurs ont combiné du PLA conducteur et cassant (CPLA) avec du polyuréthane souple et flexible (TPU), ce qui a donné des pièces conductrices avec des applications potentielles dans les électroniques portables et les capteurs. Le filament est également conçu pour avoir un diamètre standard de 1,75 mm, le rendant compatible avec la plupart des imprimantes FDM disponibles sur le marché.

Pour démontrer la technologie, les chercheurs ont imprimé une pince multifonctionnelle en origami avec des facettes rigides, des charnières flexibles, des circuits électriques et des capteurs en utilisant une simple imprimante FDM et un seul filament. Cela montre que leur approche innovante peut être facilement appliquée aux imprimantes standard.

La technologie est rentable et accessible, car elle peut être mise en œuvre avec des imprimantes FDM conventionnelles et ne nécessite que quelques filaments courants. Elle exploite également le plein potentiel de l’impression FDM pour diverses applications techniques. Les chercheurs considèrent ces résultats comme une amélioration significative des imprimantes 3D FDM existantes et une opportunité de repousser les limites des capacités actuelles de l’impression 3D. Pour en savoir plus sur ce projet, cliquez ici.

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*Crédits photo : Nature Communications et Université Nationale de Séoul