Une imprimante 3D multi-buses imprime des pièces avec 8 encres différentes
La plupart des imprimantes 3D à dépôt de matière fondue ne peuvent imprimer qu’avec un seul matériau à la fois. Certaines peuvent créer des pièces en couleur ou multi-matériaux mais le processus est souvent lent. Des chercheurs du Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering et de l’école d’ingénierie John A. Paulson pourraient avoir trouvé une solution à cette limite : ils ont mis au point une nouvelle technique appelée impression 3D multi-matériaux multi-buses (MM3D en anglais). Selon eux, elle permet à une seule tête d’impression de changer de matériaux, jusqu’à 50 fois par seconde. Comment fonctionne cette imprimante 3D multi-buses et que pourra-t-elle apporter au secteur de la fabrication additive ?
Le procédé utilise des vannes de pression grande vitesse pour obtenir une commutation rapide, continue et homogène : comme indiqué, elle peut changer de matériaux jusqu’à 50 fois en une seconde. De plus, la tête d’impression peut basculer entre 8 supports d’impression différents. Les chercheurs ont expliqué que la tête d’impression développée pouvait aller d’une simple buse à une large gamme de multi-buses, elles mêmes étant imprimées en 3D pour permettre leur personnalisation rapide.
L’imprimante 3D multi-buses pourrait changer de matériaux 50 fois en une seconde (crédits photo : Wyss Institute at Harvard University)
Mark Skylar-Scott, co-auteur et associé de recherche du Wyss Institute explique les avantages de cette nouvelle technique : “Lors de l’impression d’un objet à l’aide d’une imprimante 3D classique basée sur l’extrusion, le temps nécessaire à l’impression est proportionnel à la longueur de l’objet, car la buse d’impression doit se déplacer en trois dimensions plutôt qu’en une seule. La combinaison de la gamme de multi-buses de MM3D, avec la possibilité de basculer entre plusieurs encres, élimine efficacement le temps perdu à changer de tête d’impression et réduit la loi de proportionnalité du cubique au linéaire, vous permettant ainsi d’imprimer beaucoup plus rapidement des objets 3D multi-matériaux de façon régulière.”
L’imprimante 3D multi-buses permet de nouvelles applications
À l’intérieur de la tête d’impression, plusieurs canaux d’encre se rejoignent et sortent via une seule et même buse. Les chercheurs ont calculé avec précision la forme de la buse, la pression d’impression et la viscosité de l’encre nécessaires pour que, lorsqu’une pression soit exercée sur l’une des intersections (comme indiqué sur la photo ci-dessous), l’encre qui coule à travers cette branche ne provoque un écoulement inverse de l’encre statique d’une autre branche. En bref, cela empêche les encres de se mélanger. De plus, la longueur des canaux d’impression peut être ajustée pour garantir que des matériaux de viscosités différentes puissent couleur au même rythme.
Les différentes branches viennent distribuer les encres à la buse (crédits photo : Wyss Institute at Harvard University)
En termes d’applications, cette technique d’impression peut utiliser des matériaux réactifs tels que les époxydes, les silicones et les bio-encres. Jochen Mueller, Ph.D., chercheur au Wyss Institute et à SEAS, explique : “On peut également intégrer facilement des matériaux aux propriétés disparates pour créer des architectures semblables à celles de l’origami ou des robots souples qui contiennent des éléments rigides et flexibles.” L’équipe de chercheurs a testé sa technique en imprimant en 3D un robot souple composé d’élastomères rigides et souples dans un motif semblable à un mille-pattes. Grâce aux canaux pneumatiques intégrés, le robot pouvait se déplacer d’environ 1,3 cm par seconde tout en transportant une charge huit fois supérieure à son poids et se connecter à d’autres robots pour transporter des charges plus lourdes.
Donald Ingber, directeur et fondateur de Wyss, conclut : “L’impression 3D révolutionne le secteur de la fabrication en permettant aux utilisateurs de créer sans recourir à des machines et des matières premières chères, et notre nouvelle avancée promet d’améliorer considérablement le rythme de l’innovation sur ce marché passionnant.” Nous sommes impatients de voir les applications qui émaneront de cette technique et de vous en faire part !
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