Pour la première fois, les chercheurs ont réussi à imprimer en 3D du verre de chalcogénure, un matériau unique utilisé pour fabriquer des composants optiques qui fonctionnent dans les longueurs d'onde de l'infrarouge moyen. La possibilité d'imprimer en 3D ce verre pourrait permettre de fabriquer des composants complexes en verre et des fibres optiques pour de nouveaux types de capteurs à bas coût, composants de télécommunications et dispositifs biomédicaux.

Dans la revue The Optical Society (OSA) Matériaux optiques Express , chercheurs du Centre d'Optique, Photonique et Laser (COPL) à l'Université Laval au Canada, Patrick Larochelle et ses collègues, décrivent comment ils ont modifié une imprimante 3D disponible dans le commerce pour l'extrusion de verre. La nouvelle méthode est basée sur la technique couramment utilisée de modélisation des dépôts fondus, dans lequel un filament en plastique est fondu puis extrudé couche par couche pour créer des objets 3D détaillés.

"L'impression 3D de matériaux optiques ouvrira la voie à une nouvelle ère de conception et de combinaison de matériaux pour produire les composants et fibres photoniques du futur, " a déclaré Yannick Ledemi, membre de l'équipe de recherche. "Cette nouvelle méthode pourrait potentiellement entraîner une percée pour la fabrication efficace de composants optiques infrarouges à faible coût."

Verre d'impression

Le verre chalcogénure se ramollit à une température relativement basse par rapport aux autres verres. L'équipe de recherche a donc augmenté la température d'extrusion maximale d'une imprimante 3D commerciale d'environ 260 °C à 330 °C pour permettre l'extrusion du verre chalcogénure. Ils ont produit des filaments de verre chalcogénure avec des dimensions similaires aux filaments de plastique commerciaux normalement utilisés avec l'imprimante 3-D. Finalement, l'imprimante a été programmée pour créer deux échantillons avec des formes et des dimensions complexes.

« Notre approche est très bien adaptée aux verres chalcogénures souples, mais des approches alternatives sont également explorées pour imprimer d'autres types de verre, " a déclaré Ledemi. " Cela pourrait permettre la fabrication de composants en plusieurs matériaux. Le verre pourrait également être combiné à des polymères dotés de propriétés électroconductrices ou optiques spécialisées pour produire des dispositifs imprimés en 3D multifonctionnels. »

L'impression 3D serait également utile pour fabriquer des préformes de fibre - un morceau de verre qui est tiré dans une fibre - avec des géométries complexes ou des matériaux multiples, ou une combinaison des deux. Une fois les techniques de conception et de fabrication affinées, les chercheurs affirment que l'impression 3D pourrait être utilisée pour la fabrication peu coûteuse de grands volumes de composants en verre infrarouge ou de préformes de fibres.

"Les composants à base de chalcogénure imprimés en 3D seraient utiles pour l'imagerie thermique infrarouge pour les applications de défense et de sécurité, " a poursuivi Ledemi. " Ils permettraient également des capteurs pour la surveillance des polluants, la biomédecine et d'autres applications où la signature chimique infrarouge des molécules est utilisée pour la détection et le diagnostic."

Les chercheurs travaillent maintenant à améliorer la conception de l'imprimante pour augmenter ses performances et permettre la fabrication additive de pièces ou composants complexes en verre chalcogénure. Ils souhaitent également ajouter de nouvelles extrudeuses pour permettre la co-impression avec des polymères pour le développement de composants multi-matériaux.