Les techniques de résine et de calcul mises au point par les chercheurs permettent une véritable impression 3D en une seule exposition laser. Crédit : Science Advances (2026). DOI : 10.1126/sciadv.aec3536
Des chercheurs du John and Marcia Price College of Engineering de l’Université de l’Utah aux Etats-Unis, en collaboration avec des chercheurs de l’Université du Texas à Austin, ont démontré une nouvelle méthode d’impression 3D qui évite les problèmes de joints défectueux inhérents au processus couche par couche.
Grâce à un « masque » nanométrique qui diffracte la lumière laser en un motif holographique de la forme souhaitée, le procédé fusionne le matériau d’impression en un solide en une seule étape. Ce procédé peut durer seulement 7,5 secondes, un temps record comparé aux plusieurs heures nécessaires pour d’autres méthodes d’impression laser.
Dans un article publié début 2026, les chercheurs de Price ont démontré l’efficacité de cette technique en imprimant des assemblages de microtubules dont le diamètre individuel ne dépassait pas 6 micromètres . Les tubes longs et fins se prêtaient naturellement aux capacités de cette technique d’impression, dont les applications sont déjà en plein essor.
À présent, avec des collègues de l’Université du Texas à Austin, ils ont réalisé des impressions encore plus complexes, notamment celles comportant des cavités le long de plusieurs axes.
Leur dernière étude, publiée dans la revue Science Advances, a été dirigée par Rajesh Menon, professeur au département de génie électrique et informatique, en collaboration avec Dajun Lin, membre de son laboratoire. Ils ont travaillé en partenariat avec Michael Cullinan, professeur agrégé de génie mécanique, et Zachariah A. Page, professeur agrégé de chimie, tous deux de l’Université du Texas à Austin, ainsi qu’avec des membres de leurs laboratoires respectifs.
Les chercheurs ont présenté plusieurs formes creuses, dont ce cube. Crédit : Lin et al., Science Advances (2026)
Transformer la photolithographie en 3D
À l’instar de leur étude précédente, ce projet s’inspire de la photolithographie mais applique le concept à trois dimensions.
Les impressions réalisées par les chercheurs sont composées d’une résine spécialement formulée. Constituées de polymères filamenteux, ces molécules se réticulent et durcissent sous l’effet de la lumière laser. Les parties non exposées du substrat peuvent ensuite être facilement éliminées par lavage, laissant apparaître la forme souhaitée.
En photolithographie 2D, la forme est contrôlée par un masque opaque qui empêche le laser d’atteindre les parties indésirables du substrat. Cette approche convient parfaitement aux applications bidimensionnelles, car la lumière n’a besoin d’atteindre que la surface du substrat.
Pour appliquer ce concept à trois dimensions, le laser doit traverser le substrat, réticulant ainsi un volume d’espace interne. La difficulté réside dans la précision : le substrat n’étant pas parfaitement transparent, il diffracte le faisceau laser lors de son passage, ce qui engendre un flou.
L’équipe de Menon a mis au point une solution au problème de flou : un masque nanostructuré qui compense la diffraction du substrat. Placé devant la source lumineuse, ce masque canalise l’énergie du laser uniquement vers le volume de substrat qui deviendra l’impression finale.
Rendre possible les structures creuses
Lors de leur précédente démonstration de l’imprimante, les chercheurs ont réalisé divers réseaux complexes de microtubules, avec des rapports dimensionnels allant jusqu’à 120:1. Ces impressions présentaient des vides sur leur longueur et leur largeur — les parties creuses des tubes — mais ne pouvaient pas les reproduire sur la hauteur de l’impression, ce qui a conduit Menon à les appeler « 2D étendue » plutôt que « véritable 3D ».
Dans leur dernier article, Menon et ses collègues ont toutefois trouvé une solution pour contourner cette limitation.
En commençant par modifier la composition chimique de leur résine, les chercheurs tirent parti du fait que l’exposition à la lumière et le processus de durcissement se produisent sur des échelles de temps très différentes, la première étant plusieurs ordres de grandeur plus rapide que le second.
Grâce à une ingénierie informatique minutieuse, les chercheurs peuvent concevoir leurs photomasques de sorte que les zones d’impression destinées à rester des cavités soient suffisamment sombres pour éviter la réticulation.
« Nous concevons la façon dont la lumière traverse la résine de manière à créer des zones claires où nous voulons que le durcissement ait lieu — les zones solides de l’impression — et des zones plus sombres où nous ne le voulons pas », explique Menon.
Les formes obtenues, notamment un cylindre creux et un cube, servent de preuve de concept pour des impressions encore plus grandes, le tout réalisé en quelques secondes.
