Une nouvelle méthode d'impression 3D à micro-échelle comprend un mélange de résine in situ, livraison et échange, et un système robotisé de nettoyage de matériaux pour permettre la commutation entre des matériaux de modules différents, ou la flexibilité, sans contamination croisée entre les propriétés.

La méthode, appelée fabrication additive programmable multimatériaux avec délivrance de résine intégrée, est présenté dans la revue Rapports scientifiques . La technologie pourrait être utile dans diverses applications, y compris les structures d'aile d'avion, des revêtements protecteurs, absorption d'énergie, actionnement, armure souple, muscles artificiels, et la microrobotique.

Xiaoyu "Rayne" Zheng, professeur assistant de génie mécanique au College of Engineering et membre du Macromolecules Innovation Institute, ledit système de fabrication à micro-échelle peut être mis à l'échelle jusqu'à des niveaux centimétriques et supérieurs.

« Nous utilisons cette nouvelle technique pour créer des matériaux à rigidité programmée, " dit Zheng. " En gros, vous pouvez programmer où le module est distribué en 3-D. Avec cette programmation, nous pouvons atteindre une capacité de morphing, pour s'étirer et se déformer dans différentes directions."

Avec du matériel normal, l'étirement dans une direction entraînera le rétrécissement du matériau dans la direction opposée. Le nouveau processus et la conception brevetés permettent aux concepteurs de créer des distributions de module très spécifiques au sein d'une construction pour permettre un morphing programmé, où une expansion ou un rétrécissement programmé peut se produire dans tout le corps du matériau.

« La technique est une fabrication additive robotique, un système fluidique intégré qui nous permet de fournir différentes encres [résine] comme matière première, " a déclaré Zheng. " Le processus est également autonettoyant afin qu'il n'y ait pas de contamination croisée entre les encres. "

Idéalement, Zheng a dit, La technologie d'impression 3D aimerait être à un endroit où un appareil fonctionnel pourrait être imprimé en incorporant plusieurs matériaux sans construction excessive, comme l'outillage, collage, raccord, ou soudure.

"Pour atteindre cet objectif, nous devons mettre un éventail de propriétés de matériaux différentes sur une seule plate-forme et les connecter. Le degré supplémentaire de liberté de conception des matériaux nous permet d'obtenir des résultats négatifs, déformations de morphing positives à zéro sans modifier la micro-architecture 3D d'un matériau, " expliqua Zheng.

Les techniques d'impression 3D existantes ont des capacités limitées pour incorporer plusieurs matériaux, avec le défi de créer vraiment en trois dimensions, architectures complexes avec des résolutions microscopiques. Contrairement aux matériaux imprimés en 3D traditionnels d'un matériau de base similaire, les métamatériaux multimatériaux peuvent avoir une rigidité variable répartie dans l'ensemble, d'un élastomère souple à un cassant rigide dans le cadre en treillis 3-D.

« Nous envisageons que ces concepts de matériaux de morphing programmables trouveront des applications dans les amplifications de déformation directionnelles, actionnements, électronique souple, et la conception de métamatériaux légers avec une rigidité et une ténacité sur mesure, " a déclaré Zheng. " Le nouvel espace de conception de matériaux offert par la fabrication rapide de constituants de matériaux dissemblables distribués dans une architecture de micro-réseau ouvre de nouvelles dimensions d'impression 3D de multimatériaux avec un grand degré de variance de rigidité. "