Les imprimantes 3D fonctionnant dans la plage millimétrique et plus sont de plus en plus utilisées dans les processus de production industrielle. De nombreuses applications, cependant, nécessitent une impression précise sur l'échelle micrométrique à une vitesse beaucoup plus élevée. Les chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont maintenant développé un système pour imprimer très précis, objets centimétriques avec des détails submicrométriques à une vitesse jusqu'à présent inégalée. Ce système est présenté dans un numéro spécial de Matériaux fonctionnels avancés .

Pour démontrer non seulement la vitesse, mais aussi la fiabilité de leur configuration, les chercheurs ont imprimé une structure en treillis de 60 millimètres cubes avec des détails jusqu'à l'échelle du micromètre. Il contient plus de 300 milliards de voxels (un voxel est la contrepartie en 3D d'un pixel ou d'un élément d'image en 2D). « Nous avons de loin dépassé le record atteint par les ailes d'avion imprimées en 3D. C'est un nouveau record du monde, " dit le professeur Martin Wegener, Porte-parole du Pôle d'Excellence "Matière 3-D Made to Order" (3DMM2O), dans lequel le système a été développé.

Pour ce type d'impression 3D, le faisceau d'un laser traverse une résine photosensible liquide d'une manière contrôlée par ordinateur. Seul le matériau situé dans le foyer du laser est exposé et durci. "Les points focaux correspondent aux buses d'une imprimante à jet d'encre, la seule différence étant qu'ils fonctionnent en trois dimensions, " Vincent Hahn, premier auteur de la publication, dit. De cette façon, des structures en filigrane très précises peuvent être produites pour diverses applications, comme l'optique et la photonique, sciences des matériaux, bio-ingénierie, ou l'ingénierie de la sécurité.

Typiquement, jusqu'à présent, plusieurs centaines de milliers de voxels par seconde ont été produits avec un seul point lumineux laser. Cela signifie qu'il était près de cent fois plus lent que les imprimantes à jet d'encre graphiques, ce qui a empêché de nombreuses applications jusqu'à présent. Les scientifiques du KIT et de l'Université de technologie du Queensland (QUT) à Brisbane/Australie ont maintenant développé un nouveau système au sein du cluster d'excellence 3DMM2O. À l'aide d'optiques spéciales, le faisceau laser est divisé en neuf faisceaux partiels qui se concentrent chacun sur un point focal. Les neuf faisceaux partiels peuvent être utilisés en parallèle et, grâce à une commande électronique améliorée, ils peuvent être déplacés avec précision beaucoup plus rapidement que jamais.

Ceci et d'autres améliorations techniques ont permis aux chercheurs d'atteindre des vitesses d'impression 3D d'environ 10 millions de voxels par seconde, ce qui correspond à la vitesse atteinte par les imprimantes graphiques à jet d'encre 2D. KIT poursuivra ses travaux de recherche et développement dans ce domaine. "Après tout, Les imprimantes 3D seront utilisées pour imprimer non seulement une page, mais des volumes épais, " dit Hahn. Cela nécessitera également des progrès en chimie. Par exemple, des photoresists plus sensibles sont nécessaires pour générer plus de points focaux avec la même sortie laser.