Des chercheurs français impriment en 3D du verre de phosphate

Des chercheurs de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB), une unité de recherche du CNRS, de l’Université de Bordeaux et de Bordeaux INP, affirment avoir développé une méthode d’impression 3D de verre de phosphate en s’appuyant sur le procédé de dépôt de matière fondue. Selon l’équipe, la fabrication additive de ce type de verre devrait permettre la création à la demande de composants optiques plus complexes et moins chers, ouvrant ainsi le champ des possibles en termes de fonctionnalités. Une imprimante 3D de bureau d’entrée de gamme aurait été utilisée, adaptée par les chercheurs pour obtenir une résolution de couche de 100 μm. 

Le verre est l’un des matériaux les plus anciens façonnés par l’Homme – on peut faire remonter sa création à la Préhistoire. Il a bien évidemment beaucoup évolué depuis toutes ces années et peut désormais être imprimé en 3D, une innovation que l’homme n’aurait certainement pas imaginée il y a un siècle. Et pourtant, les applications sont bien réelles : on pense par exemple aux travaux de l’ETH Zurich qui s’est appuyé sur l’impression 3D par photopolymérisation, ou encore au MIT qui a imprimé en 3D du verre transparent. Nos chercheurs français se sont quant à eux penchés sur le verre au phosphate, un exemple de verre optique qui présente des propriétés réfractives, le rendant idéal pour la fabrication de lentilles, de fibres optiques et d’autres composants des systèmes optiques.

L’équipe explique qu’elle a développé un filament de verre à partir de plusieurs matières synthétisées. Elle a ensuite tiré ce filament à l’aide d’une tour d’étirage de fibres de trois mètres de haut afin de bien allonger le matériau. Puis, elle explique qu’elle a pu l’extruder sur une imprimante 3D FDM personnalisée de type Prusa i3 sur laquelle elle a ajouté un extrudeur capable d’atteindre 500 °C et un plateau chauffant pouvant monter jusqu’à 320 °C. Cela lui permet d’avoir une bonne adhérence du verre extrudé, sans qu’il soit nécessaire d’appliquer des adhésifs supplémentaires.

En testant différents paramètres d’impression, les chercheurs affirment qu’ils ont pu obtenir une densité très élevée de 99,98 % et ont réussi à éviter la diffusion de lumière indésirable dans la pièce. Une caractérisation micro-structurale systématique complète a été réalisée à l’aide d’imagerie MEB et de tomographie à rayons X, révélant des épaisseurs de couche de l’ordre de 100 microns et des largeurs de ligne d’environ 600 microns. Selon eux, c’est cette résolution et densité qui penchaient auparavant.

Enfin, les structures de verres imprimées en 3D auraient conservé leurs propriétés de luminescence optique : elles présenteraient une transmission lumineuse homogène sur toute leur surface. Une bonne nouvelle pour les chercheurs qui pourront se pencher sur cette méthode de production pour créer des composants optiques et bio-médicaux plus rentables et sur-mesure. On espère en tout cas que ces travaux de recherche pourront avancer ! Vous pouvez retrouver l’ensemble de l’étude ICI.

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