La lignine, nouveau matériau d’impression 3D?

Une équipe de scientifiques du laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) a développé un matériau d’impression 3D renouvelable à partir de nylon et de lignine, un type de polymère organique qu’on retrouve beaucoup en tant que sous-produit de bioraffinerie. C’est l’un des principaux composants du bois qui vient donner à son écorce sa rigidité. L’ORNL s’était d’ailleurs déjà penché sur cette plante l’année dernière pour créer son filament d’impression 3D ; le laboratoire a poursuivi ses recherches et est allé encore plus loin pour proposer une solution plus solide.

Sur le marché de la fabrication additive, on observe une montée en puissance des matériaux notamment des polymères, avec de plus en plus d’acteurs qui accélèrent leurs travaux de recherche et développent des solutions innovantes ; on pense par exemple au chimiste BASF qui a noué de nombreux partenariats avec des fabricants d’imprimantes 3D pour concevoir des matériaux plus performants et une offre sur mesure, adaptée aux besoins de chaque industriel. Une autre tendance s’affirme clairement : les fabricants veulent proposer des matériaux plus respectueux de l’environnement et trouver des alternatives tout aussi intéressantes en termes de performances.

Un matériau à base de lignine, de nylon et de carbone

L’ORNL s’est penché sur la lignine, une bio-molécule présente dans les plantes et les algues mais qu’on retrouve beaucoup dans la bioraffinerie. Les scientifiques cherchent aujourd’hui à utiliser les résidus de lignine issus de cette industrie pour produire des supports d’impression 3D. Cela pourrait tout d’abord réduire le coût des bioproduits et des matières premières mais aussi rendre l’ensemble du processus de bioraffinage plus rentable.

L’équipe aurait donc combiné de la lignine de bois dur qu’elle a fait fondre avec un nylon et une fibre de carbone. Elle aurait obtenu un composite imprimable en 3D avec de bonnes propriétés d’extrusion, une bonne adhérence entre les couches et d’excellentes propriétés mécaniques. Pourquoi avoir combiné la lignine avec du nylon ? Elle ne résiste pas bien à la chaleur et peut devenir trop épaisse si la température est trop élevée ou si l’exposition à la chaleur est trop longue. En la mélangeant avec du nylon, les scientifiques ont pu résoudre ce problème ; ils précisent en effet : “Une fois couplés, les matériaux ont montré une rigidité accrue à la température ambiante et une viscosité à l’état fondu diminuée.” Enfin, en plus de la lignine et du nylon, l’équipe de recherche a ajouté 4 à 16% de fibres de carbone pour améliorer la résistance du matériau. 

Moe Khaleel, directeur adjoint du laboratoire pour le département Energie et Sciences de l’environnement, conclut : « Les capacités de l’ORNL en matière de caractérisation et de synthèse des matériaux sont essentielles pour transformer des sous-produits tels que la lignine en co-produits, générant ainsi de nouvelles sources de revenus pour l’industrie et créant de nouveaux composites renouvelables pour la fabrication de pointe ». Une chose est sûre, les travaux de recherche du laboratoire américain seront précieux pour accélérer le développement de matériaux hybrides, devenus de plus en plus en plus important sur le marché de la fabrication additive. Retrouvez davantage d’informations ICI.

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