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Des impressions photopolymères qui grandissent – Impression 3D

Quelle utilité pourriez-vous trouver pour une structure qui grandit en volume avec l’application de la chaleur?

Peut-être une forme de structure de vaisseau spatial, où les besoins en volume sont limités? Ce sont exactement les questions que se posent les chercheurs du département de Nano-ingénierie de l’Université de Californie, maintenant qu’ils ont développé une résine photopolymère en expansion qui fait exactement cela.

L’équipe a démontré, en utilisant une matière première polymère personnalisée, qu’elle est capable d’imprimer des structures capables de gonfler 40 fois leur propre volume tout en conservant leur forme générale prévue.

Qu’est-ce que ça veut dire?

Regardez la vidéo ci-dessous.

La structure originale imprimée en 3D est imprimée dans cette démonstration avec une impression de type SLA. Plus précisément, l’équipe a utilisé une imprimante 3D en résine de bureau assez accessible.

Une fois que la résine personnalisée est imprimée avec le processus de stéréolithographie traditionnel, elle est placée dans un four et chauffée. Au fur et à mesure que les composants volatils de la résine sont chauffés, ils se dégagent et se dilatent sous forme de gaz, provoquant la formation de cellules structurelles expansées (un peu comme une mousse d’ingénierie typique) et par conséquent, la structure globale augmente en volume.

Bien sûr, il faut plus qu’une simple imprimante économique pour obtenir des résultats, et dans ce cas, la magie vient de la recherche de l’équipe sur la matière première elle-même.

Une variété de monomères ont été testés au cours de l’expérimentation, y compris le MMA et l’HEMA, ainsi qu’une variété de temps de durcissement et de photo-initiateurs. La combinaison optimale de facteurs a donné les sujets les plus géométriquement stables combinés avec le taux d’expansion le plus élevé des matériaux.

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Vous pouvez voir l’une des démonstrations les plus élémentaires de ces principes dans l’image ci-dessous. Comme vous pouvez le voir, divers échantillons avec des compositions différentes sont placés sur la plaque du four et chauffés.

Les candidats optimaux sont ceux qui se dilatent le plus tout en conservant leur forme cylindrique d’origine.

Exemples de structure extensible

Des exemples d’applications de telles recherches peuvent inclure les bateaux, les structures spatiales et les éoliennes.

Jusqu’à présent, l’équipe a démontré deux de ces éléments, bien qu’à des échelles plus petites.

Tout d’abord, un petit bateau a été imprimé en 3D dans le matériau choisi. Dans sa forme originale, non expansée, le bateau était chargé de masse jusqu’à ce qu’il coule.

Le bateau a ensuite été chauffé dans le four et laissé se dilater. Une fois déployé, le bateau a été chargé de poids jusqu’à ce qu’il coule, et les valeurs de poids ont été notées.

Vous pouvez voir une démonstration de cette expérience dans la vidéo ci-dessous.

dans le dernier segment de la vidéo, vous aurez remarqué une éolienne à petite échelle qui a été fabriquée avec ce procédé.

L’inconvénient…

Bien que cette première démonstration montre un chemin potentiel pour la recherche sur les structures de croissance volumétriques activées par la chaleur, il existe actuellement un léger inconvénient:

Les structures ont actuellement moins de résistance que les produits en polystyrène fabriqués traditionnellement.

Ainsi, bien qu’ils ne soient pas les structures les plus solides, ils ajoutent certainement de la valeur à toute situation où le transport d’articles de grand volume vers un site peut être concerné. En termes de coûts de transport uniquement, où le volume est un facteur de coût, le simple fait d’envoyer les objets de taille originale vers un site où ils peuvent être agrandis in situ avec un appareil de chauffage pourrait s’avérer avantageux dans un certain nombre de secteurs, l’espace et l’éolien en étant deux. exemples.

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Avez-vous déjà vu une vidéo d’une pale d’éolienne transportée? Ce ne sont pas des questions insignifiantes.

Ce sont quelques applications de cette technologie plus tard.

Selon l’équipe universitaire, il pourrait également être utilisé pour le rembourrage, les profils aérodynamiques, les aides à la flottabilité ou même les habitats extensibles pour les astronautes.

Tiens voilà. Impression 3D et gain de volume, en un mot.

Mais cela soulève une dernière question.

Étant donné qu’il y a un élément dépendant du temps, s’agit-il d’une impression 3D ou d’une application d’impression 4D?

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