Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont adapté une nouvelle classe de matériaux pour leur méthode d'impression 3D volumétrique révolutionnaire qui produit des objets presque instantanément, élargissant considérablement la gamme de propriétés matérielles réalisables avec la technique.

La classe de matériaux adaptés à l'impression 3D volumétrique est appelée résines thiol-ène, et ils peuvent être utilisés avec les techniques de fabrication additive volumétrique (VAM) de LLNL, y compris la lithographie axiale calculée (CAL), qui produit des objets en projetant des faisceaux de lumière à motifs 3-D dans un flacon de résine. Le flacon tourne pendant que la lumière polymérise la résine liquide en un solide aux points souhaités dans le volume, et la résine non durcie est drainée, laissant l'objet 3-D derrière en quelques secondes.

Précédemment, les chercheurs ont travaillé avec des résines à base d'acrylate qui ont produit des objets cassants et facilement cassables en utilisant le processus CAL. Cependant, la nouvelle chimie des résines, créé par l'équilibrage minutieux de trois types différents de molécules, est plus polyvalent et offre aux chercheurs un espace de conception flexible et une plus large gamme de performances mécaniques. Avec des résines thiolènes, les chercheurs ont pu construire solide et solide, ainsi que extensible et flexible, objets, en utilisant une imprimante VAM personnalisée à LLNL. Le travail a été récemment publié dans la revue Matériaux avancés et mis en évidence dans La nature .

"Ces résultats sont une étape clé vers notre vision d'utiliser le paradigme VAM pour étendre considérablement les types de matériaux qui peuvent être utilisés dans l'impression 3D à base de lumière, " a déclaré l'ingénieur LLNL Maxim Shusteff, chercheur principal du travail et chef d'un projet de recherche et développement dirigé par un laboratoire dans le développement de matériaux photopolymères avancés.

Dans le journal, les chercheurs ont également démontré le premier exemple d'une méthode de conception de la dose d'énergie 3D délivrée dans la résine pour la prédire et la mesurer, impression réussie de structures 3D dans la résine thiolène par fabrication additive volumétrique tomographique. La démonstration crée une référence commune pour la fabrication contrôlée en 3D et pour comparer les systèmes de résine, les chercheurs ont dit.

L'équipe a conclu que le travail représente une "avancée significative" pour la fabrication additive volumétrique alors qu'elle travaille vers son objectif de produire des polymères techniques imprimés à haute performance, avec un accent particulier sur l'utilisation de matériaux thiol‐ène dans les échafaudages biologiques. Les matériaux thioléniques se sont révélés prometteurs pour des applications telles que les adhésifs, électronique et comme biomatériaux, les chercheurs ont dit.

"En mettant en œuvre une réponse de seuil non linéaire dans un large éventail de chimies, nous prévoyons d'imprimer avec des résines telles que des silicones ou d'autres matériaux qui confèrent des fonctionnalités, " a déclaré Caitlyn Cook, ingénieure en matériaux de LLNL.

En étudiant le comportement de la résine à différents dosages lumineux, les chercheurs ont ajouté qu'ils visaient à améliorer l'accord entre les modèles informatiques et les expériences et à appliquer le comportement photochimique aux reconstructions par tomodensitométrie qui produisent les modèles 3D utilisés pour construire des objets.