Les hologrammes pourraient améliorer le processus de fabrication additive métal
A l’Université de Cambridge, des chercheurs viennent de commencer un programme de recherche sur trois ans afin d’accélérer la fabrication de pièces métalliques imprimées en 3D, en utilisant l’holographie générée par ordinateur. Ce procédé photographique permet de restituer le relief des objets en utilisant les interférences de deux faisceaux lasers. Il serait capable d’améliorer non seulement la qualité des pièces imprimées mais aussi de contrôler plus efficacement la poudre métallique pendant le processus d’impression. Rappelons en effet que celle-ci est difficile à manipuler et entraîne un certain nombre de pré-requis. Le programme de recherche pourrait donc favoriser l’adoption de la fabrication additive métal et éliminer un maximum de contraintes techniques rencontrées aujourd’hui grâce aux hologrammes.
Alors que l’impression 3D métal croît chaque année, il n’en demeure pas moins qu’elle reste un procédé technique, coûteux et relativement lourd à mettre en place. A l’Université de Cambridge, le professeur Tim Wilkinson et son équipe cherchent à surmonter les défis liés à la fusion laser sur lit de poudre en s’appuyant sur l’holographie générée par ordinateur. Peter Christoper, doctorant en ingénierie d’ultra précision, explique : “L’impression 3D est de plus en plus populaire aujourd’hui. Pendant la pandémie COVID-19 par exemple, nous avons vu des milliers de scientifiques, d’ingénieurs, de chercheurs et de professionnels de la santé, imprimer en 3D des pièces pour des ventilateurs en quelques heures seulement, alors que les approches traditionnelles auraient pris des mois ou des années à mettre en place. L’impression 3D métallique a été plus lente à se mettre en place, en partie à cause des dépenses élevées, de la difficulté d’utilisation et des défis techniques. Mais aujourd’hui, elle commence à être utilisée pour de petits lots de pièces complexes.”
Le procédé de fusion laser sur lit de poudre est l’un des plus utilisés en fabrication additive métal
Une meilleure distribution thermique grâce aux hologrammes
Vous n’êtes pas sans savoir que le procédé de fusion laser est basé sur l’utilisation d’un laser qui vient fondre la poudre, dégageant une chaleur intense, avant d’ajouter la prochaine couche de matériau pour produire successivement la pièce souhaitée. Or, maîtriser cette énergie thermique est difficile ce qui peut entraîner des distorsions de la pièce et autres contraintes. Toutefois, grâce à l’holographie, l’énergie pourrait être distribuée en trois dimensions en s’appuyant sur la diffraction optique. L’hologramme permettrait donc de créer plusieurs faisceaux lumineux en même temps. Le processus de fusion peut alors être surveillé en temps réel et l’hologramme peut être recalculé afin de contrôler la forme et la qualité du processus de fusion. L’équipe explique que l’objectif final est d’améliorer la vitesse d’impression et d’éliminer les contraintes techniques rencontrées aujourd’hui.
Peter ajoute : “Grâce à notre technique holographique, nous pouvons utiliser plusieurs faisceaux lumineux en même temps afin de construire une structure de manière plus tridimensionnelle, et nous pouvons contrôler la direction dans laquelle la lumière se déplace. Cela nous permet de mieux contrôler toute imperfection. Nous espérons également qu’une nouvelle génération d’écrans à cristaux liquides sera produite grâce à ces recherches, conçue spécifiquement pour l’éclairage laser de haute puissance dans les processus de fabrication additive.«
La configuration de l’équipe de l’Université de Cambridge (crédits photo : Peter Christopher)
Vous pouvez retrouver plus d’informations sur ce projet de recherche ICI.
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