Des formes fantastiques peuvent être réalisées en utilisant l'impression 3D, mais pour de nombreuses applications, le matériau utilisé doit être beaucoup plus résistant que ce qui est actuellement disponible. C'est quelque chose sur lequel les chimistes d'Eindhoven travaillent :« Le matériau utilisé par la génération actuelle d'imprimantes 3D est similaire aux spaghettis. Nous fabriquons des spaghettis qui collent ensemble comme du Velcro.

"La recherche que nous faisons est quelque peu générique, alors qu'à Maastricht, il s'agit davantage d'applications. Cela ressort clairement de leurs présentations, qui présentent des images d'animaux qui ont été ouverts, " dit Hans Heuts. Sa voix trahit un léger sentiment d'horreur, faisant rire son collègue Rint Sijbesma. Pas une seule goutte de sang ne coule de leurs propres recherches à la faculté de chimie de l'Université de technologie d'Eindhoven, même s'il est finalement appliqué dans l'impression 3D de prothèses et d'implants. Il y a un domaine où eux et leurs collègues de Maastricht ont quelque chose en commun, cependant :les groupes de chercheurs développent tous deux de nouveaux plastiques et gels basés sur des liaisons chimiques dynamiques. Ce sont des composés chimiques dans une substance qui se séparent facilement et pourtant se recollent facilement.

Les liaisons dynamiques garantissent que les propriétés de la substance peuvent changer pendant ou après sa production. "Nous travaillons sur des matériaux plus résistants pour l'impression 3D, " explique Sijbesma. " Les gels fabriqués à Maastricht sont destinés à être utilisés sur l'homme, pour introduire des cellules souches dans le corps, par exemple." Un troisième projet de recherche est également en cours à Eindhoven dans le cadre du programme de recherche commun DYNAM. Le chimiste Albert Schenning travaille sur l'impression 4-D. Il développe des matériaux qui réagissent aux signaux externes, comme la lumière. « On peut faire des formes très précises en exposant la matière à la lumière, " précise Sijbesma. DYNAM est un programme de recherche dans lequel les deux universités travaillent en partenariat avec DSM, Centre de matériaux de Brightlands, l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée, et Xilloc, une jeune entreprise d'implants médicaux sur mesure. Le site Web de Xilloc propose des images accrocheuses de parties de crânes imprimées en 3D, l'une des applications qui me viennent à l'esprit avec l'impression 3D médicale.

Nouveaux supports d'impression

Il est possible de créer des formes en utilisant l'impression 3D qui ne peuvent pas être facilement réalisées avec des méthodes traditionnelles - un exemple est celui de deux crochets interconnectés de manière transparente. Aucun moule n'est nécessaire non plus, ce qui est utile pour les objets qui sont des implants ou des prothèses uniques ou sur mesure. Les chimistes Sijbesma et Heuts développent de nouveaux matériaux pour le frittage laser, une technique d'impression dans laquelle des couches de poudre sont fondues ensemble en un objet à l'aide d'un laser. "Le haut niveau de précision est fantastique, et vous n'avez pas besoin d'une surface de support comme vous le faites avec d'autres méthodes d'impression 3D, " dit Heuts, "mais le résultat est loin d'être aussi fort qu'avec le moulage par injection, par exemple."

Sijbesma et lui travaillent donc sur de nouveaux plastiques qui permettront à la poudre fondue de se fixer plus efficacement. "Les polymères normaux sont un peu comme des brins de spaghetti, qui s'attachent parce qu'ils s'emmêlent les uns aux autres. Nous améliorons leur force adhésive en ajoutant des liaisons dynamiques. C'est alors que vous obtenez ce que nous appelons des spaghettis Velcro, " explique Heuts. A haute température, les liaisons Velcro se séparent et le plastique est liquéfié. Sijbesma : « En conséquence, il est facile à travailler à haute température." Une fois refroidi, le matériau est solide comme le roc.

La recherche avance bien. Plusieurs nouveaux matériaux sont créés dans le laboratoire. « Vous essayez toutes sortes de choses qui, selon vous, pourraient fonctionner, " dit Sijbesma. Parfois, les choses se passent bien, d'autres fois moins. "L'un des matériaux que nous avons fabriqués s'est en fait avéré extrêmement cassant." Des collègues du Département de génie mécanique testent actuellement les meilleurs matériaux. Heuts poursuit :« Ils cherchent à savoir si les poudres s'écoulent « proprement » l'une dans l'autre lorsqu'elles sont chauffées. » Cela ne veut pas dire que le travail de Sijbesma et Heuts est terminé. "Si, par exemple, un matériau par ailleurs très prometteur ne fond pas à la bonne température, alors nous devons commencer à travailler là où nous nous sommes arrêtés."

Extrudeuse

Il faut également tenir compte de la bonne méthode de production. Une extrudeuse va bientôt arriver, un équipement largement utilisé dans le secteur de la chimie des plastiques. Il s'agit d'un type de seringue dans laquelle les grains de plastique entrent d'un côté, et d'où sort du plastique fondu de l'autre. "Le point de départ de nos recherches est que nous utilisons une chimie simple et des matières premières largement utilisées, " souligne Heuts. " La base que nous utilisons est un polyester commercial DSM. Nous ajoutons une autre substance à cela pour créer les liaisons dynamiques." À l'aide de l'extrudeuse, il aimerait voir si ce mélange fonctionne à plus grande échelle. "Avec un peu de chance, nous mettrons nos matières premières dans l'extrudeuse et notre nouveau plastique sortira sous forme liquide, " dit-il. Si cela se produit effectivement, l'étape vers l'utilisation commerciale serait grandement simplifiée. Sijbesma :« Actuellement, nous n'utilisons que de petites quantités de poudre, quelques grammes, mais je ne pense pas que la mise à l'échelle devrait être un problème."

Les matériaux solides ont été spécialement conçus pour l'impression 3D, mais pourrait également être utilisé dans d'autres domaines. Plastique réparable, par exemple. "Ça coule quand tu le chauffes, et est fort quand il se refroidit. Vous pourriez donc réparer une casse en chauffant le plastique, " explique Heuts. " C'est encore de la spéculation, mais il pourrait être utilisé pour réparer des éoliennes."

"Ou des jouets en plastique pour enfants, " ajoute Sijbesma, "pour que vous n'ayez pas à les jeter à chaque fois qu'un morceau se brise." Pour l'instant, tout cela n'est que spéculation, bien sûr, et Sijbesma et Heuts ont des questions plus urgentes en tête. D'abord, ils veulent réaliser ce qu'ils ont promis dans leur proposition de recherche :développer un matériau solide pour l'impression 3D. "Jusqu'à ce que nous ayons fait cela, tout le reste n'est que bruit."