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Impression 3D en poudre inversée

Configuration expérimentale de frittage laser inversé [Source: Columbia]

Des chercheurs de l’Université Columbia ont développé une forme unique d’impression 3D en poudre inversée.

Impression 3D SLS

Les processus typiques d’impression 3D avec de la poudre suivent l’approche PBF (Powder Bed Fusion), dans laquelle un lit plat de poudre est sélectivement alimenté. Une fois cette couche terminée, une nouvelle couche de poudre est appliquée sur le dessus et le processus se répète. Finalement, l’objet terminé est enterré dans la poudre et peut ensuite être extrait.

Bien que cette approche ait été assez réussie dans les systèmes d’impression 3D polymère et métal, il existe une limitation importante: un seul type de poudre peut être utilisé pour une impression 3D. Certains opérateurs PBF mélangeront des poudres au préalable pour créer des composites ou des alliages uniques, mais cela ne résout pas vraiment le problème.

Vous souhaitez créer des objets avec plusieurs matériaux, ce qui n’est généralement pas possible avec les approches PBF.

Frittage laser inversé

Impression 3D en poudre inversée
Exemple d’impression 3D utilisant le frittage laser inversé [Source: Columbia]

La nouvelle approche, appelée «Inverted Laser Sintering», ou «ILS», a été développée par John Whitehead et Hod Lipson, qui a fait son chemin dans nos pages à plusieurs reprises, y compris son livre révolutionnaire, «Fabricated», qui explore le « Nouveau monde de l’impression 3D »en 2013.

Lipson et al ont été assez actifs dans l’impression 3D et ce n’est pas une surprise de le voir associé à cette recherche.

ILS vise à réinventer le procédé SLS, qui est une forme de PBF pour les poudres de polymère. ILS fonctionne comme il est nommé: plutôt que d’avoir un faisceau laser descendant, le laser pointe vers le haut. Brillant à travers une plaque transparente, le laser solidifie sélectivement une fine couche de poudre qui est pressée à plat par un poids prescrit en appuyant sur un substrat. La partie solidifiée adhère au substrat et peut ensuite être séparée de la poudre non consolidée.

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Voici où la magie peut se produire. Ce substrat peut être transféré vers un autre poste de travail où une poudre différente est présente. Cette poudre peut être solidifiée dans les vides créés par le premier poste de travail. En utilisant une série de telles stations de travail, il serait théoriquement possible d’imprimer en 3D plusieurs matériaux en poudre différents dans le même travail d’impression.

Vous pouvez voir comment cela fonctionne dans leur vidéo:

Analyse ILS

C’est une approche assez intrigante, car elle imite le processus SLA familier, qui est également inversé – sauf qu’elle utilise une résine photopolymère, pas de la poudre. Curieusement, SLA est également un processus d’impression 3D qui ne peut utiliser qu’un seul matériau à la fois.

Pour autant que je sache, ILS ne pouvait fonctionner que sur des polymères, car il y aurait des problèmes avec la poudre métallique. Premièrement, je ne sais pas quel type de plaque transparente pourrait être utilisé avec du métal qui ne fondrait pas sous l’énorme énergie émise par un laser de fusion de métal. Combien de temps sa clarté durerait-elle sous un tel stress? Je ne sais pas non plus quel type de substrat pourrait être utilisé pour ramasser de la poudre métallique fondue.

La seule autre approche d’impression 3D en poudre multi-matériaux que je connaisse est celle d’Aerosint, qui est capable de gérer deux poudres différentes (y compris une capacité de métal multiple) et a développé un produit commercial entièrement fonctionnel. Si ILS devient commercialisé, alors il pourrait y avoir plus d’options.

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Néanmoins, il s’agit d’un développement très intéressant qui devrait certainement être peaufiné. Je suis curieux de connaître deux aspects en particulier:

Quel niveau de qualité d’impression peut-on atteindre? La résolution de couche et XY doit être au moins aussi bonne que les systèmes SLS conventionnels.

Deuxièmement, je suis curieux de connaître les coûts. C’est bien de pouvoir atteindre avec succès une capacité d’impression 3D, mais pour être commercialement réussi, le processus doit être économique, fiable et suffisamment rapide. Une carence dans l’un de ces facteurs pourrait condamner un effort de commercialisation.

Mais ce sont clairement les premiers jours et il reste probablement beaucoup d’expérimentation à faire avec les ILS.

Via Columbia

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