Le LLNL développe une méthode d’impression 3D basée sur l’énergie du micro-ondes

Comment imprimer en 3D plus rapidement, avec un large choix de matériaux tout en conservant une bonne qualité de pièces ? C’est ce qu’une équipe de chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a tenté de faire. Elle a développé une nouvelle approche en s’appuyant sur l’énergie des micro-ondes pour durcir le matériau. Cette technique d’impression 3D a été baptisée Microwave Volumetric Additive Manufacturing (MVAM) et pourrait être compatible avec davantage de matériaux, tout particulièrement les résines qu’elles soient opaques ou chargées. Elle permettrait également la création de larges pièces, bien que l’équipe ait seulement testé la conception de plus petites structures pour l’instant.  

Les développements autour de l’impression 3D résine sont de plus en plus importants et nous avons déjà couvert de nombreux sujets autour de la fabrication additive volumétrique qui utilise une lumière projetée pour gagner en rapidité. Les chercheurs du LLNL se sont rendu compte que cette technique avait certaines limites, notamment le fait qu’elle ne puisse pas employer de résines opaques ou chargées en fibre – il faut qu’elles soient transparentes pour laisser passer la lumière. L’équipe a donc voulu supprimer cette contrainte et s’est penchée sur l’énergie produite par un micro-ondes. 

L’équipe de chercheurs derrière ce projet (crédits photo : Blaise Douros/LLNL)

En effet, celle-ci est capable de pénétrer plus profondément la résine pour la durcir ce qui vient élargir le spectre de matériaux compatibles. Saptarshi Mukherjee, spécialisé dans l’électromagnétisme appliqué et l’un des chercheurs du LLNL explique : “Je pense que cela va révolutionner la façon dont les gens envisagent la fabrication additive. Si nous pensons à de nombreuses applications – aérospatiale, automobile, industrie nucléaire – leurs géométries sont simples, mais elles sont grandes et nécessitent un prototypage rapide. L’un des principaux effets [du MVAM] est que si nous pouvons maintenir un stock de matériaux entouré d’un réseau d’antennes à micro-ondes, nous pouvons désormais envisager de créer de grandes géométries simples ou complexes à l’échelle en utilisant les micro-ondes.” 

Concrètement, l’équipe a mis au point un système capable de contrôler les faisceaux d’un micro-ondes, l’objectif étant d’optimiser la puissance et le temps de durcissement afin d’offrir un meilleur contrôle thermique. Plusieurs tests ont été effectués pour démontrer l’efficacité de cette technique. Avec une puissance de 40 watts, les chercheurs ont réussi à durcir la résine en 2,5 minutes seulement. En augmentant la puissance, ils pourraient atteindre des vitesses autour des 6 secondes ! Grâce à un modèle de calcul des ondes, ils expliquent qu’ils peuvent voir comment l’énergie se propage à l’intérieur de la résine et comment cela affecte l’étape de durcissement. La co-chercheuse Johanna Schwartz ajoute : « Nous avons une occasion unique d’élargir la définition de ce qui est « imprimable », en accédant à des chimies qui n’étaient pas possibles auparavant dans les systèmes basés sur la lumière. » Il serait alors possible de traiter des résines opaques et composites et d’obtenir des pièces aux propriétés élargies.

Pour l’instant, le procédé d’impression 3D développé par le LLNL n’en est qu’à ses débuts et doit encore s’affranchir de quelques barrières, notamment sur le prix de l’énergie du micro-ondes. Saptarshi Mukherjee conclut en effet dans ce sens-là : « Les dispositifs hyperfréquences à haute puissance sont extrêmement coûteux – un système d’amplificateur hyperfréquence pulsé d’un kilowatt peut coûter entre 50 000 et 100 000 dollars. Nous cherchons à savoir comment nous pouvons concevoir ou construire nous-mêmes certains de ces circuits ou matériels afin de réduire considérablement les coûts et de montrer que le concept global fonctionne avant que de grands projets ou des sponsors externes ne soient prêts à investir dans cette technologie. » En attendant les prochains développements, retrouvez le communiqué de presse officiel ICI.

Que pensez-vous de cette technologie d’impression 3D développée par le LLNL ? Pourra-t-elle faire une différence sur le marché actuel ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn ! 

*Crédits photo de couverture : Blaise Douros/LLNL