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Impression 3D holographique avec plusieurs lasers

Concept d’impression 3D holographique [Source: Peter Christopher/UC]

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont développé une méthode d’utilisation de l’holographie dans l’impression 3D.

L’holographie est une méthode optique de production et d’enregistrement d’un champ de lumière tridimensionnel en utilisant plusieurs sources de lumière pour créer un champ d’interférence. Vous avez probablement vu des hologrammes de temps en temps; ce sont ces images étranges qui éclatent soudainement en 3D apparente lorsqu’elles sont correctement éclairées.

Ce qui se passe, c’est que l’éclairage permet à l’enregistrement de reproduire quelque chose de proche du motif d’interférence d’origine, et ainsi l’image 3D d’origine devient visible.

Qu’est-ce que cela aurait à voir avec l’impression 3D, demandez-vous? Je l’ai fait aussi, mais il semble qu’il existe des utilisations très intéressantes de la technologie, en particulier lors de la fusion sur lit de poudre (PBF).

Problèmes PBF et SLA

Le PBF est un processus d’impression 3D courant dans lequel une énergie élevée, généralement fournie par un laser puissant, illumine une petite tache sur un lit plat de poudre fine ou de résine. L’énergie fait fondre cette tache et une couche entière est finalement tracée par le laser. Plus de matériel est appliqué et le processus se répète.

Le problème est que pour obtenir des impressions avec des microstructures internes formées de manière optimale, il faut engager un contrôle très précis sur tous les éléments du processus d’impression, y compris la température ambiante, le pourcentage d’oxygène, la qualité de la poudre et l’éclairage laser. Il est facile de produire des impressions 3D dont la résistance est inférieure à celles fabriquées avec des processus de fabrication conventionnels, c’est donc un obstacle important à l’adoption de l’impression 3D.

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En conséquence, de nombreux fabricants d’imprimantes 3D ont consacré beaucoup de temps et d’efforts pour affiner leur processus PBF et SLA afin de garantir la meilleure qualité d’impression 3D. Cependant, il y a toujours place à l’amélioration, et c’est exactement ce que la recherche holographique pourrait faire.

Impression 3D laser 3D

La méthode holographique permet un bien meilleur contrôle de l’éclairage. UC explique:

«Cependant, les hologrammes générés par ordinateur peuvent aider à maîtriser la distribution de cette énergie en trois dimensions plutôt que deux, du fait de la diffraction optique (la flexion des ondes lumineuses autour d’un obstacle). Le processus de fusion peut ensuite être surveillé en temps réel et l’hologramme peut être recalculé afin de contrôler la forme, la qualité et le matériau du processus AM. »

Cela permet de surmonter le problème des écarts dans le matériau qui provoquent une solidification incohérente. En théorie, cela peut être surveillé et contrôlé, et cela pourrait signifier, par exemple, des impressions 3D métalliques beaucoup plus solides. Cette approche fonctionnerait également pour les systèmes PBF et SLA polymères.

PBF toutes couches?

Il existe une autre possibilité très spectaculaire avec cette nouvelle forme d’éclairage laser: la production simultanée d’une couche entière à la fois. Peter Christopher, membre de l’équipe et étudiant au doctorat en Ultra Precision Engineering, explique:

«L’objectif est de faire fondre simultanément une couche entière de poudre métallique, améliorant ainsi la vitesse de fabrication, ainsi que d’éliminer de nombreux problèmes thermiques rencontrés dans les approches actuelles.

Si je comprends bien cela, cela signifie que la technique holographique pourrait potentiellement créer un champ lumineux correspondant à l’illumination nécessaire pour une couche entière de PBF, pour les environnements métalliques et polymères. Si une énergie suffisante atteint chaque pixel de la surface d’impression, cela pourrait signifier une augmentation extrêmement significative des vitesses d’impression PBF, qui sont parmi les plus lentes au monde de l’impression 3D.

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Bien sûr, il ne s’agit que de recherches à ce stade, mais je pense que le potentiel est énorme et que nous pourrions donc voir ce type de système laser apparaître dans les imprimantes 3D commerciales du futur.

Via l’Université de Cambridge

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