La nouvelle imprimante 3D ultra-rapide fonctionne comme un scanner inversé

Imprimante 3D

Crédit : domaine public CC0

Une nouvelle imprimante 3D combine les principes d’un tomodensitomètre avec la modélisation lumineuse des matériaux pour produire des objets avec des combinaisons de propriétés uniques en un temps record.

Imaginez produire une copie de la figurine du buste d’Albert Einstein équipée de joues douces, d’un front solide et contenant une réplique physique de la merveille d’un cerveau en appuyant simplement sur “imprimer”. Ou encore plus impressionnant, un cœur artificiel avec la même raideur qu’un vrai. Ce ne sont là que quelques exemples d’objets imprimés en 3D que les chercheurs de l’Université technique du Danemark (DTU) s’efforcent de concrétiser grâce à une nouvelle technologie d’impression 3D basée sur la lumière.

Selon le chef de l’équipe multidépartementale, le professeur adjoint Yi Yang du DTU Chemistry, l’imprimante utilise les principes d’un scanner inversé.

“Notre imprimante construira un objet physique aux intersections d’images tomodensitométriques. La technologie nous permet de construire des objets 3D intégrés avec différentes propriétés et transitions matérielles”, explique Yi Yang.

Une tomodensitométrie fournit une image tridimensionnelle, par exemple, d’un cerveau en réorganisant les informations dans un grand nombre d’images bidimensionnelles obtenues à partir de projections de rayons X, qui tournent autour du patient et révèlent différents types de tissus. La nouvelle imprimante 3D, quant à elle, produira des objets physiques en laissant des rayons lumineux frapper une masse en rotation et façonner la masse selon une image tridimensionnelle composée d’images bidimensionnelles.

Les premiers résultats du projet interdisciplinaire sont récemment devenus librement accessibles dans Communication Nature. Récemment, Yi Yang a reçu une bourse Villum Experiment de 2 MDKK, qui financera un postdoc et un employé technico-administratif pour faire avancer le projet.

Imprime dans trois plans

Bien que les imprimantes 3D actuelles produisent des objets en 3D, l’impression proprement dite se fait dans des dimensions inférieures. Le matériau, par exemple les résines plastiques, est durci couche par couche, ou point par point, et imprime les objets de bas en haut sur une carte d’imprimante. Cependant, la nouvelle imprimante 3D imprimera en fait en trois dimensions, explique le professeur adjoint Yi Yang : « Nous utilisons une méthode appelée photopolymérisation en cuve tomographique (TVP), qui nous permet d’imprimer simultanément tous les points d’un objet 3D. Il faut imaginer un boîte contenant un polymère liquide – une sorte d’encre d’imprimante polymère. En exposant l’encre à la lumière de certaines longueurs d’onde, déterminées par une image 3D et construites sous forme de tomodensitométrie, l’encre devient solide dans la forme souhaitée.

Peut ajuster l’élasticité

Aux côtés du professeur agrégé Aminul Islam au DTU Mechanical Engineering et du professeur Kristoffer Almdal au DTU Chemistry, le professeur adjoint Yi Yang développe les bons types d’appareils pour une nouvelle recette de résine polymère sensible à la lumière, ce qui est important pour tirer parti de l’un des grands avantages de la technologie d’impression 3D dépendante de la lumière.

“Nous pouvons faire varier la douceur de notre objet 3D en fonction de notre modèle informatique en contrôlant les différentes longueurs d’onde délivrées par les sources lumineuses”, explique Yi Yang.

Jusqu’à présent, l’imprimante a réussi à imprimer une variété de géométries complexes avec des matériaux classés fonctionnellement.

Le professeur adjoint explique que le potentiel de l’imprimante s’étend bien à la production commerciale de divers articles. Mais les possibilités uniques d’ajuster rapidement la douceur et la forme de l’impression signifient également qu’il voit le potentiel de la vascularisation des remplacements artificiels pour les patients qui ont besoin de nouveaux tissus et organes fonctionnels.

“Nous espérons que le degré de détail et de flexibilité de notre impression 3D sera si étendu que la technique pourra être utilisée pour produire des constructions entièrement vascularisées en utilisant des biopolymères comme” encre “. Cette technologie pourrait être en mesure de reproduire la douceur et l’accumulation unique des vaisseaux sanguins, des capillaires et des muscles. Il y a encore un long chemin à parcourir, mais j’espère que l’imprimante pourra nous rapprocher de l’objectif », déclare Yang.

Vitesse sans précédent

Bien que certains des avantages potentiels de l’imprimante se situent dans des années à venir, elle possède déjà des fonctionnalités qui pourraient révolutionner l’impression 3D.

Habituellement, la vitesse de l’impression 3D dépend de la complexité de l’objet et du nombre de voxels. Les voxels sont des pixels 3D, qui peuvent être décrits comme tous les petits points qui forment une image ou, dans le cas des voxels, les points d’une figure tridimensionnelle.

Cependant, comme la nouvelle imprimante 3D utilise une image CT inversée comme modèle et modifie simplement le matériau polymère avec des rayons lumineux au lieu d’imprimer point par point, les objets peuvent être produits presque instantanément.

“En principe, la technique permet d’envoyer un scanner d’un objet et d’appuyer sur” imprimer “. L’instant d’après, il y aura une copie de l’objet dans une douceur réelle », conclut Yang.


Une imprimante 3D capable d’imprimer des ensembles de données sous forme d’objets physiques


Plus d’information:
Bin Wang et al, Contrôle de la rigidité dans l’impression 3D volumétrique tomographique bicolore, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-28013-4

Fourni par l’Université technique du Danemark

Citation: La nouvelle imprimante 3D ultra-rapide fonctionne comme un scanner inversé (2022, 24 janvier) récupéré le 24 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-ultra-fast-3d-printer-reverse-scanner.html

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