Quelles sont les solutions de micro-impression 3D du marché ?

La micro-impression 3D, aussi appelée impression à micro-échelle, est une technique de micro-fabrication qui permet de concevoir de très petites tailles, à l’échelle du micromètre et en dessous. Particulièrement prisée dans l’industrie électronique, elle connaît une croissance progressive, avec davantage de solutions disponibles sur le marché. Les micro-imprimantes 3D sont donc capables de déposer des couches successives de matériau pour former une pièce à la fois minuscule et très détaillée. Outre le secteur électronique où elles permettent de miniaturiser les appareils, ces machines sont de plus en plus utilisées dans le domaine de la santé ou l’optique. On vous propose aujourd’hui de revenir sur les micro-imprimantes 3D du marché, qu’elles s’appuient sur des résines, des poudres ou encore du verre.

Boston Micro Fabrication et sa gamme d’imprimantes 2μm

Avec une très haute résolution, la série 2μm de Boston Micro Fabrication est compatible avec de nombreux matériaux. L’imprimante 3D est particulièrement adaptée au développement de prototypes fidèles à la CAO et présentant une ressemblance maximale avec le produit final. Le nom de l’imprimante provient de la plateforme de mouvement qui offre une résolution allant jusqu’à 2μm. De plus, le procédé « step-and-repeat » permet d’imprimer sur une grande surface. Les autres attributs de l’imprimante sont le contrôle de l’image en temps réel, la compensation de l’exposition et l’autofocus. Vous avez le choix entre la microArch® S130 et la microArch® S230. La différence entre les deux est le volume d’impression : la microArch® S130 offre une plateforme de 50 x 50 x 10mm, contre 50 x 50 x 50 mm pour l’autre micro-imprimante 3D. Cette dernière peut imprimer non seulement des résines photosensibles, mais aussi de la céramique.

Crédits photo : Boston Micro Fabrication

Nano Dimension propose une solution DLP avec la Fabrica 2.0

La micro-imprimante 3D Fabrica 2.0 est en réalité une solution développée par Nanofabrica qui a été racheté par Nano Dimension en 2021 et rebaptisé Fabrica Group. Bien que la Fabrica 2.0 relève désormais de Nano Dimension, elle a été fabriquée à l’aide de la technologie de micro-impression 3D résine de Fabrica. Cette solution utilise la technologie Micro DLP AM et, selon Nano Dimension, permet d’atteindre des vitesses supérieures à celles des autres procédés de micro-fabrication grâce à des taux d’impression 5 à 100 fois plus rapides. Elle est idéale pour les séries à haut rendement et à faible volume, comme pour l’outillage, et offre une résolution de 1,9 µm avec une épaisseur de couche allant de 1 à 5 µm. Les dimensions de l’impression ne sont pas très grandes (50 mm x 50 mm x 100 mm), mais l’entreprise met l’accent sur sa précision, considérant qu’il s’agit de « fabrication additive micron par micron ».

Pièce imprimée sur la Fabrica 2.0 (crédits photo : Nano Dimension)

NanoOne par UpNano

UpNano est une entreprise autrichienne spécialisée dans les systèmes d’impression 3D à haute résolution. Sa micro-imprimante 3D NanoOne est basée sur la lithographie multiphotonique et combine la précision de la polymérisation à deux photons avec un débit de moins de 450 mm³ par heure. Le système convient donc non seulement à la recherche scientifique, mais aussi à la production par lots et en petites séries de micro-pièces à usage industriel. L’objectif principal de NanoOne est la bio-impression à haute résolution, c’est-à-dire l’impression 3D avec des cellules vivantes et donc la combinaison du matériau polymère et de la recherche sur les cellules, grâce à la vitesse et à la technologie du système.

Crédits photo : UpNano

MICROFAB-3D, la micro-imprimante 3D de MicroLight3D

MicroFAB-3D est une plateforme ouverte de micro-fabrication 3D pour les applications de recherche. Il s’agit d’un système d’impression 3D haute résolution basé sur la technologie d’écriture laser directe avec polymérisation à deux photons. Selon MicroLight3D, son fabricant français, cette technologie permet d’éliminer l’approche traditionnelle « couche par couche », pour imprimer des géométries plus complexes, sans avoir recours à des matériaux de support ou à un post-traitement. La taille de l’impression est adaptable grâce à un logiciel fourni par l’entreprise et peut être aussi petite que 0,2 micron de large.

Pour les matériaux d’impression, Microlight3D propose une gamme de 10 résines photosensibles exclusives optimisées pour la technologie de polymérisation à deux photons. Toutefois, cette technologie est compatible avec une large gamme de résines disponibles dans le commerce et de matériaux biocompatibles certifiés, tels que les hydrogels ou les protéines, pour fabriquer des dispositifs micro-médicaux. MicroFAB-3D a été conçue pour une variété de domaines tels que la microfluidique, la micro-optique, la culture cellulaire, la micro-robotique ou les méta-matériaux.

Stents de 2 mm de haut imprimés dans un matériau biocompatible, imprimés sur la MicroFAB-3D  (crédits photo : MicroLight3D)

Nanoscribe et la Quantum X Shape

La Quantum X Shape est basée sur le procédé de lithographie à deux photons en niveaux de gris (2GL ®). Grâce à la capacité de réglage des voxels de cette technologie, des surfaces très précises, voire microstructurées, peuvent être imprimées, que ce soit pour le biomédical, la micro-optique, la micro-électromécanique ou encore le développement de prototypes. Grâce à nanoConnectX, une configuration multi-utilisateurs, le processus d’impression peut être suivi à distance. Sachez que la solution Quantum X Shape est à la fois adaptée pour concevoir des pièces à l’échelle nanométrique mais aussi plus large – elle propose un volume qui peut aller jusqu’à 50 x 50 x 12 mm³.

Crédits photo : Nanoscribe

MultiPhoton et sa micro-imprimante 3D MPO 100

Filiale de Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH, Multiphoton Optics GmbH a présenté en 2022 sa micro-imprimante 3D conçue pour l’industrie. Baptisée MPO 100, elle mesure 1300 x 110 x 1950 mm et pèse 1 000 kilogrammes ; quant à sa surface d’impression, ses dimensions sont de 100 x 100 x 100 mm. Le fabricant souligne que cela représente un volume d’impression élevé pour la micro-impression 3D et que l’utilisateur est ainsi encouragé à produire des microstructures complexes. Il faut également savoir que la MPO 100 repose sur la polymérisation à deux photons (TPP), une technologie d’écriture laser directe dans laquelle une interaction entre la lumière et la matière a lieu uniquement dans l’espace du spot laser directionnel. Enfin, il est important de noter que la MPO 100 trouve son application en particulier dans l’optique, la photonique, la mécanique et le génie biomédical.

La micro-imprimante 3D Hammer Lab35

Développée par le fabricant autrichien Incus, la machine Hammer Lab35 permet de concevoir des micro-pièces en métal pour les secteurs du médical, de l’électronique et de la joaillerie principalement. Elle s’appuie sur le procédé Lithography‐based Metal Manufacturing qui utilise le principe de la photopolymérisation et des poudres métalliques dispersées dans une résine photosensible. Une fois l’impression terminée, on vient retirer les pièces vertes du gâteau d’impression en seulement 15 minutes selon Incus. S’ensuivent alors des étapes de post-traitement : nettoyage, déliantage et frittage pour obtenir toutes les propriétés du métal. Côté matériaux justement, la Hammer Lab35 est compatible avec de l’acier inoxydable, du cuivre, du titane et tous les métaux compatibles avec le MIM.

Exaddon et son système de microfabrication CERES

La société suisse Exaddon se consacre au développement de solutions de micro-impression 3D de haute précision pour un large éventail d’applications. Elle est notamment à l’origine du système innovant de micro-fabrication additive métallique CERES, conçu pour les scientifiques et les entreprises. CERES a la capacité de créer des pièces métalliques complexes à l’échelle du micromètre, dans des tailles allant de 1 µm à 1000 µm, à température ambiante et sans étape de post-traitement. Le système est exploité par le logiciel CAPA, développé par Exaddon, dont l’interface intuitive permet de connecter toutes les pièces. En plus de pouvoir imprimer des métaux purs (cuivre, or, nickel, argent), elle possède une résolution inférieure au micromètre, ce qui la rend idéale pour les centres de recherche qui souhaitent innover dans ce domaine. Vous pouvez en savoir plus sur la méthode de fabrication dans cette vidéo :

3D MicroPrint et sa gamme DMP60

La DMP60 est la deuxième gamme de machines de micro-frittage laser du fabricant allemand 3D MicroPrint (fondé en 2013 dans le cadre d’une collaboration entre EOS et 3D-Micromac). C’est une série de machines industrielles qui offre une productivité élevée lorsqu’elle est utilisée avec des matériaux non réactifs et réactifs. La DMP60 dispose d’un spot laser de moins de 30 micromètres pour une impression de haute précision. Avec un plateau d’impression de 60 mm et une hauteur de 30 mm, l’imprimante est idéale pour les petites pièces, et l’épaisseur de couche comprise entre 1 et 5 micromètres permet d’obtenir une conception finale détaillée.

Crédits photo : 3D MicroPrint

Nanogrande et sa micro-imprimante 3D MPL-1

Nanogrande est une société d’impression 3D basée au Canada qui a développé la micro-imprimante 3D MPL-1, basée sur la technologie brevetée FluidBedTM. La MPL-1 est destinée aux applications industrielles utilisant des poudres métalliques fines, avec une taille de construction maximale de seulement 250 cm3. Sa vitesse de construction est d’une minute par couche et la taille optimale des particules est de 0,3 à 10 microns. La MPL-1 utilise des métaux comme l’acier inoxydable, du cuivre et du titane. L’imprimante est généralement employée avec des nanoparticules mais peut également être utilisée avec des particules de taille micrométrique. Selon le fabricant, l’imprimante est actuellement utilisée par des horlogers, des bijoutiers et des fabricants de composants électroniques miniatures.

Crédits photo : Nanoscribe

FemtoPrint et la micro-impression 3D de verre

FemtoPrint est une entreprise inhabituelle, non seulement dans notre liste mais aussi dans le domaine de l’impression 3D en général, car elle utilise le verre comme matériau. L’entreprise suisse se consacre à la fabrication de micro-dispositifs imprimés en 3D avec du verre et d’autres matériaux transparents et propose des services, des solutions ainsi que sa propre plateforme, baptisée FEMTOPRINT®. Elle affirme que cette solution est une plateforme d’impression 3D idéale pour les applications académiques et industrielles. Essentiellement, la technologie fonctionne en utilisant la lumière comme une puissante source d’encre. Le faisceau, qui est focalisé à l’intérieur du verre, modifie l’indice de réfraction (la capacité d’un support optique à dévier la lumière) et la densité du matériau. Sur son site web, la société indique que « selon les paramètres d’exposition, des guides d’ondes peuvent être formés pour réaliser des composants optiques intégrés complexes ou des structures tridimensionnelles avec une gravure chimique supplémentaire. » Pour les pièces finales, les utilisateurs peuvent s’attendre à une résolution inférieure à 1 µm et la société peut également combiner les micro-dispositifs 3D avec le dépôt de métal et la fonctionnalisation de surface pour des structures 3D uniques.

Crédits photo : FemtoPrint

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