Les ingénieurs de Cambridge ont lancé un programme de recherche de trois ans pour aider à accélérer la fabrication de pièces et de produits métalliques imprimés en 3D, en utilisant l'holographie générée par ordinateur.

Dans les années récentes, l'industrie manufacturière a connu une augmentation de l'utilisation de l'impression 3D pour des solutions durables et des produits personnalisés, produire des articles de haute qualité à faible coût. Cela a conduit au développement de techniques de fabrication très aventureuses, comme la fabrication additive (AM), qui a élargi la gamme des matériaux pouvant être traités, des plastiques aux métaux et autres matériaux plus exotiques.

Maintenant, grâce au financement du Conseil de recherches en génie et en sciences physiques, Le professeur Tim Wilkinson et son équipe visent à renforcer l'impression 3D métallique en utilisant l'holographie générée par ordinateur pour améliorer non seulement la qualité des pièces et des produits finis, mais aussi pour permettre un meilleur contrôle de la poudre métallique lors du procédé AM.

Des machines à la pointe de la technologie utilisent un petit point laser pour faire fondre la poudre, dégageant une chaleur intense, avant d'ajouter progressivement une fine couche sur couche du matériau afin de constituer une pièce ou un produit final manufacturé. Mais le contrôle de cette énergie thermique est difficile du fait de la nature localisée du spot laser, entraînant des contraintes et des distorsions imprévisibles dans la pièce en cours de fabrication. Cependant, les hologrammes générés par ordinateur peuvent aider à maîtriser la distribution de cette énergie en trois dimensions plutôt qu'en deux, en raison de la diffraction optique (la courbure des ondes lumineuses autour d'un obstacle). Le processus de fusion peut alors être suivi en temps réel et l'hologramme peut être recalculé afin de contrôler la forme, qualité et matériel du processus de FA.

L'équipe de recherche a commencé à travailler avec du plastique et de la résine AM afin de développer les algorithmes nécessaires pour contrôler l'hologramme. Ils passeront ensuite à l'utilisation de poudre métallique.

Pierre Christoper, doctorat étudiant en Génie de l'Ultra Précision, ledit but est de faire fondre une couche entière de poudre métallique simultanément, améliorant ainsi la vitesse de fabrication, ainsi que la suppression de nombreux problèmes thermiques rencontrés dans les approches actuelles.

"L'impression 3D est de plus en plus populaire aujourd'hui, à la fois pour les amateurs et pour les projets commerciaux, " a-t-il dit. " Pendant la pandémie de COVID-19 par exemple, nous avons vu des milliers de scientifiques, ingénieurs, chercheurs et professionnels de la santé, Impression 3D de pièces pour ventilateurs en quelques heures, alors que les approches traditionnelles auraient pris des mois ou des années à mettre en place. L'impression 3D métallique ou la fabrication additive (AM) a été plus lente à s'imposer, en partie à cause des dépenses élevées, difficulté d'utilisation et défis techniques. De nos jours cependant, il commence à être utilisé dans de petits lots de pièces complexes. Il est largement utilisé dans l'industrie médicale par exemple, dans la production d'implants personnalisés. Grâce à notre technique holographique, nous pouvons utiliser plusieurs faisceaux lumineux en même temps afin de construire une structure de manière plus tridimensionnelle, et nous pouvons contrôler la direction dans laquelle la lumière se déplace. Cela nous permet de mieux contrôler les imperfections. Nous espérons également qu'une nouvelle génération d'écrans à cristaux liquides sera produite à la suite de cette recherche, conçu spécifiquement pour l'éclairage laser à haute puissance dans les processus AM."