Il suffit d’ajouter de l’eau – l’encre révolutionnaire pour l’impression 3D a une arme secrète salée
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L'impression 3D de certains objets pourrait bientôt devenir beaucoup plus rapide, plus simple et plus écologique. C'est parce que des scientifiques ont développé une nouvelle encre d'impression 3D qui s'extrude facilement sous forme liquide, mais qui se solidifie ensuite au contact d'une solution d'eau salée.
Lorsque la plupart des gens pensent à l'impression 3D, ils imaginent une technique couramment utilisée appelée modélisation par dépôt de fil fondu (FDM). Cette méthode consiste à extruder un polymère fondu à partir d'une buse, créant des objets en couches successives déposées à mesure que le polymère refroidit jusqu'à atteindre un état solide.
Une autre technique, appelée écriture directe à l'encre (DIW: Direct Ink Writing), consiste également à extruder un matériau à partir d'une buse. Dans ce cas, cependant, ce matériau est une « encre » polymère gélatineuse qui se transforme chimiquement en solide. Par rapport au FDM, le DIW a tendance à être plus rentable et plus économe en énergie, et il permet de fabriquer des objets à partir d'une gamme plus large de polymères.
L'inconvénient de cette technique réside toutefois dans le fait que des catalyseurs chimiques et des agents de réticulation toxiques sont souvent nécessaires pour initier puis accélérer la transition liquide-solide. Non seulement ces produits chimiques sont potentiellement nocifs pour les personnes et l'environnement, mais ils sont également ajoutés lors d'une étape post-impression qui augmente la durée et la complexité du processus de production.
C’est là qu’intervient la nouvelle encre.
Développé par le professeur Jinhye Bae et ses collègues de l'Université de Californie à San Diego, il intègre une solution polymère liquide appelée poly(N-isopropylacrylamide) – ou PNIPAM, en abrégé. Des matériaux fonctionnels, tels que des nanotubes de carbone ou des paillettes de graphène, peuvent être mélangés au liquide.
L'encre forme instantanément une grille solide lorsqu'elle est extrudée sur une lame de verre recouverte d'eau salée
Le PNIPAM étant initialement assez liquide, il peut être facilement extrudé hors d'une aiguille avec très peu de force. Lorsque l'encre est extrudée dans une solution d'eau salée de chlorure de calcium, les ions de sel extraient immédiatement les molécules d'eau de l'encre - c'est un phénomène connu sous le nom de « relargage ». Les chaînes polymères hydrophobes (hydrofuges) restantes dans l'encre se regroupent alors, ce qui fait que l'encre devient instantanément solide. Tous les matériaux fonctionnels ajoutés y sont également enfermés.
Contrairement à l'impression DIW classique, la méthode PNIPAM ne nécessite pas l'utilisation de produits chimiques post-impression et peut être réalisée à température ambiante. En prime, les objets solides imprimés peuvent être ultérieurement reconvertis en PNIPAM liquide utilisable si vous le souhaitez.
Cette technologie a déjà été utilisée pour imprimer un circuit imprimé servant à alimenter une ampoule électrique.