Un nouveau type de résine recyclable, fabriquée à partir de matériaux biosourcés, a été conçue pour être utilisée dans les applications d'impression 3D.
Dans une étude publiée aujourd'hui dans Nature , des chercheurs de l'Université de Birmingham ont montré que des structures imprimées en 3D haute résolution pouvaient être fabriquées à partir d'une matière première entièrement biosourcée.
Une fois qu'ils ont atteint la fin de leur durée de vie utile, les produits peuvent être recyclés dans un système presque entièrement fermé.
Les résines photopolymères, qui durcissent ou durcissent lorsqu'elles sont exposées à la lumière, sont couramment utilisées dans la fabrication de pièces imprimées en 3D sur mesure. Cependant, même si les technologies permettant d'améliorer la résolution de l'impression 3D et sa vitesse de fabrication ont considérablement progressé, les résines elles-mêmes ont très peu changé depuis l'apparition du procédé dans les années 1980.
Les matériaux de base, généralement des époxy ou des acryliques, proviennent principalement de matières premières pétrochimiques. Bien que certains progrès aient été réalisés dans l'utilisation de résines plus durables dérivées de la biomasse, leur recyclabilité est encore limitée, car elles reposent sur des liaisons irréversibles créées lorsque la résine durcit.
Pour rompre ces liaisons, des produits chimiques supplémentaires doivent être ajoutés à chaque étape, ce qui entraîne un « effet boule de neige », dans lequel la seule façon de recycler le matériau est d'en fabriquer davantage.
En revanche, l'équipe dirigée par Birmingham a réussi, pour la première fois, à produire une résine photopolymère qui peut être imprimée en haute résolution mais qui peut ensuite être décomposée en ses éléments constitutifs, recyclée et réimprimée, avec l'ajout d'un simple une petite quantité de photoinitiateur pour maintenir les propriétés durcissables du matériau.
Le professeur Andrew Dove, chercheur principal, a déclaré :« Notre approche constitue une étape importante par rapport aux résines imprimables en 3D fabriquées à partir de produits pétrochimiques, qui ne peuvent pas être recyclées efficacement. Bien que nous ayons encore des améliorations à apporter aux propriétés de la nouvelle résine, cette recherche ouvre de nouvelles voies de développement passionnantes."
La matière première du processus est constituée d’acide lipoïque, une molécule d’acide gras d’origine naturelle couramment vendue comme complément alimentaire. L'équipe a fabriqué une combinaison de deux monomères à partir de l'acide lipoïque, à partir de laquelle elle a pu fabriquer une résine qui pourrait être recyclée soit en monomères, soit directement dans la molécule d'origine pour être recyclée.
Dans l'étude, les chercheurs ont effectué deux « recyclages », mais prévoient que d'autres recyclages seraient possibles.
Les utilisations de ce matériau pourraient inclure des industries où le prototypage rapide est utilisé pour tester les produits avant de passer à la production de masse. Bien qu'actuellement, le matériau soit plus flexible que ce qui pourrait être couramment utilisé dans l'industrie, les applications futures pourraient inclure des pièces automobiles, des composants médicaux et dentaires, et même la conception de bijoux.
Le professeur adjoint Josh Worch, co-chercheur principal, a déclaré :« Permettre le recyclage au sein de l'industrie de l'impression 3D assistée par la lumière est essentiel car il s'agit d'une méthode de production de matériaux en expansion rapide. Nous avons maintenant la possibilité, grâce à notre technologie, de contribuer à garantir que le recyclage devienne une fonctionnalité intégrée à l'impression 3D."
L'Université de Birmingham Enterprise a déposé une demande de brevet couvrant la résine et son utilisation dans l'impression 3D.
Plus d'informations : Andrew Dove, Une résine photopolymère circulaire de source renouvelable pour la fabrication additive, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07399-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07399-9
Informations sur le journal : Nature
Fourni par l'Université de Birmingham
