Depuis des siècles, l'ivoire était souvent utilisé pour fabriquer des objets d'art. Mais pour protéger les populations d'éléphants, le commerce de l'ivoire a été interdit au niveau international en 1989. Pour restaurer des parties en ivoire d'objets d'art anciens, il faut donc recourir à des matériaux de substitution, tels que des os, coquilles ou en plastique. Cependant, il n'y a pas eu de solution vraiment satisfaisante jusqu'à présent.

TU Wien (Vienne) et la société d'impression 3D Cubicure GmbH, créé en tant que spin-off de TU Wien, ont maintenant développé un substitut de haute technologie en coopération avec le département de l'archidiocèse de Vienne pour le soin de l'art et des monuments et la restauration d'Addison :le nouveau matériau « Digory » se compose de résine synthétique et de particules de phosphate de calcium. Il est traité à chaud, état liquide et durci dans l'imprimante 3D aux rayons UV, exactement dans la forme désirée. Il peut ensuite être poli et assorti aux couleurs pour créer un substitut d'ivoire d'apparence faussement authentique.

Beau et mécaniquement stable

"Le projet de recherche a commencé avec un précieux cercueil d'État du XVIIe siècle dans l'église paroissiale de Mauerbach, " explique le professeur Jürgen Stampfl de l'Institut des sciences et technologies des matériaux de la TU Wien. " Il est décoré de petits ornements en ivoire, dont certains ont été perdus au fil du temps. La question était de savoir s'ils pouvaient être remplacés par la technologie d'impression 3D."

L'équipe avait déjà une expérience avec des matériaux similaires :le groupe de recherche travaille également avec des matériaux céramiques pour la technologie dentaire, par exemple. Néanmoins, c'était une tâche difficile de développer un substitut approprié à l'ivoire :« Nous devions répondre à toute une série d'exigences en même temps, " dit Thaddaa Rath, qui a travaillé sur le projet dans le cadre de sa thèse. "Le matériau ne doit pas seulement ressembler à de l'ivoire, la force et la rigidité doivent également être correctes, et le matériau doit être usinable."

Stéréolithographie dans l'imprimante 3D

A travers de nombreuses expérimentations, Thaddäa Rath et d'autres membres de l'équipe de TU Wien et Cubicure ont réussi à trouver le bon mélange :de minuscules particules de phosphate de calcium d'un diamètre moyen d'environ 7 µm ont été noyées dans une résine spéciale, avec une poudre d'oxyde de silicium extrêmement fine. Le mélange est ensuite traité à haute température dans les imprimantes 3D de Cubicure selon le procédé de lithographie à chaud :couche par couche, le matériau est durci avec un laser UV jusqu'à ce que l'objet complet soit terminé.

"Il faut aussi garder à l'esprit que l'ivoire est translucide, " explique Thaddäa Rath. " Ce n'est que si vous utilisez la bonne quantité de phosphate de calcium que le matériau aura les mêmes propriétés translucides que l'ivoire. " Ensuite, la couleur de l'objet peut être retouchée, l'équipe a obtenu de bons résultats avec du thé noir. Les lignes sombres caractéristiques qui traversent normalement l'ivoire peuvent également être appliquées par la suite avec une grande précision.

Plus de défenses !

Dans le domaine de la restauration, c'est un grand pas en avant :avec le nouveau matériau « Digory, " non seulement c'est mieux, plus beau et plus facile à travailler avec le substitut d'ivoire disponible qu'avant, la technologie 3D permet également de reproduire automatiquement les détails les plus fins. Au lieu de les sculpter minutieusement dans un matériau de substitution à l'ivoire, les objets peuvent désormais être imprimés en quelques heures.

"Avec nos systèmes d'impression 3D spécialement développés, nous traitons différentes formulations de matériaux pour des domaines d'application complètement différents, mais ce projet était aussi quelque chose de nouveau pour nous, " dit Konstanze Seidler de Cubicure. " En tout cas, c'est une preuve supplémentaire de la diversité des applications possibles de la stéréolithographie."

L'équipe espère que le nouveau matériau « Digory » deviendra généralement accepté à l'avenir - en tant que substitut d'ivoire de haute qualité esthétique et mécanique, pour laquelle aucun éléphant ne doit perdre une défense.