L’impression 3D holographique permet aux chercheurs d’imprimer à l’intérieur de votre corps.

Les processus de fabrication additive continuent de bénéficier de l’innovation. Cette semaine, un groupe de chercheurs de Concordia a présenté une méthode utilisant des hologrammes pour imprimer en 3D des conceptions complexes et plus encore. Notamment, leur méthode d’impression 3D holographique est considérée par beaucoup comme une solution aux nombreuses lacunes des techniques actuelles. Voici tout ce que vous devez savoir sur l’impression 3D holographique et pourquoi elle représente l’avenir de l’industrie.

Le secteur de l’impression 3D a connu une croissance explosive au cours de la dernière décennie sur tous les indicateurs, y compris les utilisateurs, la technologie, la science des matériaux et les méthodes. Les formes les plus populaires d’impression 3D reposent encore sur la chaleur et les lasers pour mouler le matériau dans la forme souhaitée. Bien que cette stratégie se soit avérée efficace, elle laisse encore beaucoup à désirer pour les utilisateurs.

Impression directe par le son (DSP)

En 2022, une méthode d’impression 3D utilisant des ondes sonores a été introduite sur le marché. Cette stratégie exploite les ondes sonores pour durcir le matériau d’impression dans la forme souhaitée. Les ondes sonores sont utilisées pour créer une cavitation qui se produit chaque fois que la pression statique descend en dessous de la pression de vapeur dans un liquide. Cet état génère des millisecondes de haute pression et de chaleur. Cette chaleur est utilisée pour durcir rapidement les matériaux imprimés en 3D.

Impression directe par le son holographique (HDSP)

Les chercheurs ont proposé une amélioration de la méthode DSP actuelle dans un article récent publié dans la revue Nature Communications intitulé Holographic Direct Sound Printing (HDSP). Cette nouvelle approche utilise des hologrammes acoustiques pour améliorer le processus. L’hologramme utilise des ondes acoustiques spécialement modulées qui induisent des bulles de cavitation à des emplacements spécifiques.

Les bulles de cavitation acoustique activées chimiquement offrent une polymérisation régionale en temps réel à la demande, permettant aux chercheurs d’imprimer avec le son de manière plus efficace et avec plus de détails. Selon l’étude, le processus d’impression permet aux ingénieurs d’examiner et de stocker des images transversales des impressions souhaitées, améliorant les capacités de conception et permettant aux chercheurs d’améliorer la structuration interne.

Imprimante HDSP

L’imprimante HDSP est configurée de manière inversée par rapport à de nombreux modèles précédents. Plutôt que le bras d’impression ne se déplace, une plateforme motorisée déplace le matériau au sein de l’image holographique stationnaire. Le système utilise des motifs préprogrammés basés sur des algorithmes avancés pour guider le bras robotique autour de l’image holographique, permettant aux réactions sonochimiques de se produire et de durcir l’impression.

Test d’impression 3D holographique

L’article de recherche discute des méthodes de test utilisées pour qualifier le nouveau processus de fabrication additive. Les chercheurs ont mené une série d’expériences de sonochémiluminescence et d’imagerie à grande vitesse afin d’évaluer les capacités et les performances du HDSP. Plus précisément, des détails clés ont été suivis, notamment un compte rendu détaillé du processus de polymérisation, les effets de réglage, les mouvements robotiques et les calculs logiciels.

Résultats de l’impression 3D holographique

Les résultats de l’étude sont révolutionnaires. D’une part, les chercheurs ont constaté une corrélation directe entre le taux d’alimentation et leur capacité à apporter des modifications aux impressions complexes. En conséquence, l’équipe a intégré des algorithmes logiciels avancés pour optimiser les paramètres en fonction des besoins de chaque impression. Cette manœuvre a abouti à des structures imprimées très précises qui pouvaient surpasser les conceptions précédentes.
L’équipe a ensuite étudié la capacité du HDSP à imprimer une variété de matériaux différents. Ils ont également testé les effets des hologrammes sur le processus sous différents niveaux d’intensité, de conception et de placement. Enfin, ils ont examiné comment différentes structures, telles que la porosité et les matériaux, influencent le processus de réglage.

Impression à distance (RDP)

La percée la plus importante de cette recherche porte sur l’impression à distance. Les ingénieurs ont découvert qu’ils pouvaient imprimer des objets derrière des murs et d’autres structures en utilisant le HDSP. Cette méthode d’impression interne pourrait permettre un avenir où les pièces de votre voiture sont imprimées sur place plutôt qu’installées. Encore plus impressionnant, la même stratégie pourrait être utilisée pour imprimer des organes ou réparer des dommages internes de manière non invasive.

Avantages de l’impression 3D holographique

Les chercheurs ont présenté un argument convaincant expliquant pourquoi le HDSP surpasse le DSP dans presque toutes les catégories. D’une part, il est beaucoup plus rapide que la méthode DSP originale, qui était limitée à une stratégie d’impression voxel par voxel. Le HDSP permet à plusieurs zones de durcir simultanément. Le résultat est que vous pouvez imprimer jusqu’à 20 fois plus rapidement en utilisant les méthodes DHSP.

Apporter des modifications

Un autre avantage introduit par le HDSP est la capacité de modifier les images pendant le processus d’impression. Dans une méthode traditionnelle d’impression 3D, chaque couche est appliquée et durcie, ce qui signifie qu’il n’est pas possible d’apporter des modifications si le composant est déjà ajouté. Les utilisateurs du HDSP peuvent modifier l’hologramme, ce qui change automatiquement l’impression avec un effort minimal. Ainsi, il y a moins de gaspillage, car cette approche réduit les erreurs d’impression.

Imprimer des conceptions complexes avec l’impression 3D holographique

Le HDSP ouvre la porte à un nouveau niveau de complexité sur le marché. Cette imprimante peut créer des conceptions complexes avec des structures internes en utilisant des ondes sonores, permettant aux ingénieurs de développer des options plus efficaces et légères sans sacrifier la performance et la durabilité.

Impression multiple

Un autre avantage révolutionnaire offert par le HDSP est la capacité de créer des objets simultanément. Le système vous permet d’optimiser les efforts en combinant plusieurs impressions lors d’une même session. Le système peut accueillir différentes impressions à différents emplacements, maximisant l’espace d’impression et réduisant les temps d’impression.

L’impression 3D holographique offre de la flexibilité

L’unité HDSP est un dispositif polyvalent qui a introduit un nouveau niveau de flexibilité sur le marché. Les utilisateurs peuvent modifier les matériaux d’impression, créer des formes complexes et imprimer à travers des surfaces opaques en utilisant cette méthode. Cette flexibilité supplémentaire entraînera davantage d’innovation et de collaboration entre les industries.

Emplacements impossibles à atteindre

Un autre avantage majeur que le HDSP apporte est sa capacité à imprimer dans des emplacements presque impossibles d’accès. Imaginez garer votre voiture et un drone de réparation vous informant qu’il va vous imprimer un nouveau ventilateur parce que l’ancien est cassé. Maintenant, au lieu d’ouvrir le capot, une image holographique est utilisée pour imprimer votre nouveau ventilateur sur place, aucune installation n’est requise.

Applications potentielles de l’impression 3D holographique

Il existe plusieurs applications potentielles de la technologie HDSP, qui pourraient offrir un regain de capacités très nécessaire dans divers marchés au cours des prochaines années. Voici les principales applications potentielles de la technologie HDSP.

Soins de santé

L’utilisation du HDSP dans le domaine médical et biomédical contribuera à réduire les coûts, à améliorer la sécurité des patients et à étendre l’accès à davantage de régions du monde. Les systèmes HDSP sont capables d’imprimer des structures tissulaires complexes, des véhicules de délivrance de médicaments et même des greffes de peau. Toutes ces options améliorent la survie par rapport à leurs prédécesseurs et peuvent être imprimées en interne, éliminant ainsi le besoin de chirurgies invasives.

Chercheurs

Des chercheurs du département de génie mécanique, industriel et aérospatial de Concordia ont mené la recherche et les tests du processus HDSP. Plus précisément, un professeur nommé Muthukumaran Packirisamy a dirigé l’équipe. Le financement du projet provient de subventions sponsorisées par le FQRNT (Fonds de Recherche du Québec, Canada), le programme NSERC Discovery de R.B., et la chaire de recherche de Concordia.

Entreprises qui font des vagues dans le secteur de l’impression 3D

Le marché de l’impression 3D propose aujourd’hui plus d’options, de matériaux et d’appareils que jamais. Vous pouvez faire imprimer en 3D n’importe quoi aujourd’hui, d’une petite pièce en plastique à une maison entière et tout ce qui se trouve entre les deux. Ces opérations d’impression avancées ouvrent la voie à davantage d’innovation et repoussent les limites de la technologie.

Nano Dimension Ltd.

Nano Dimension Ltd (NNDM ) est entrée sur le marché en 2022 et a rapidement acquis une position dans le secteur de l’impression 3D électronique. L’entreprise est surtout connue pour ses imprimantes DragonFly. Ces petits appareils permettent aux chercheurs d’imprimer des circuits imprimés personnalisés pour des projets à l’échelle nanométrique.

NNDM Graphique du prix

Il est à noter que l’entreprise a récemment lancé son imprimante Dragonfly 4, qui a amélioré ses performances. De plus, la société propose désormais une solution d’impression laser directe de métal. Tous ces facteurs font de Nano Dimension Ltd un ajout judicieux à tout portefeuille cherchant à pénétrer le marché de l’impression à l’échelle nanométrique.

Impression 3D holographique – Imprimer derrière votre peau

L’idée d’avoir vos organes imprimés ou réparés dans votre corps à l’aide d’ondes sonores semble tout droit sortie d’un thriller de science-fiction futuriste. Cependant, cette étude transforme cette tâche apparemment impossible en réalité. Lorsqu’elle est combinée aux capacités complètes du HDSP et à ses performances accrues, il est facile de voir que cette imprimante est prête à faire des vagues à l’avenir.

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