Une nouvelle méthode d'impression 3D permet de créer deux matériaux à partir d'une seule résine
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Les recettes en une seule casserole rendent la préparation des repas rapide et facile. L'impression 3D à partir d'une seule casserole pourrait faire de même pour la fabrication additive. Aujourd'hui, des chercheurs qui publient dans ACS Central Science ont démontré qu'une nouvelle résine permet de créer simultanément des objets solides et des supports structurels dissolvables, en fonction du type de lumière à laquelle la résine est exposée. Cette approche pourrait élargir les applications des objets imprimés en 3D, notamment les échafaudages, les articulations et les charnières de l'ingénierie tissulaire.
« La photopolymérisation en cuve est réputée pour sa rapidité et sa haute résolution d'impression, mais l'une des étapes les plus ardues après l'impression est le retrait manuel des supports pour les structures complexes à emboîtement et en surplomb », explique Maxim Shusteff, l'un des auteurs correspondants de l'étude. « Nous sommes ravis de pouvoir utiliser une chimie simple pour résoudre ce problème. »
La polymérisation en cuve produit des objets 3D solides après que des faisceaux lumineux ont été projetés sur des résines liquides photoréactives. Cette méthode d'impression 3D est généralement rapide et peu coûteuse. Cependant, les pièces complexes créées par polymérisation en cuve nécessitent généralement des supports, tels que des échafaudages temporaires, qui se fixent lorsque l'objet original est plongé dans un second lot de résine.
Cette deuxième étape augmente le temps et l'argent du processus en raison de la résine supplémentaire et des efforts supplémentaires nécessaires pour retirer les supports temporaires. Shusteff, Sijia Huang et leurs collègues ont développé une méthode de polymérisation en cuve en un seul récipient en formulant une résine unique qui durcit en matériaux permanents et solubles lorsqu'elle est exposée respectivement aux UV et à la lumière visible. Ils ont également créé une imprimante 3D spéciale émettant les deux types de lumière, permettant aux chercheurs d'imprimer simultanément un objet et ses supports.
Pour créer leur résine monocomposant, les chercheurs ont mélangé différents composants, dont des monomères d'acrylate/méthacrylate et d'époxy, ainsi que des substances photoréactives absorbant la lumière visible et les UV. Lors des premiers tests avec la substance photoréactive, ils ont observé que, sous lumière visible, les monomères d'acrylate se solidifiaient et formaient des supports solubles à base d'anhydride.
Sous lumière UV, mais pas sous lumière visible, les monomères d'époxy durcissaient pour former la partie permanente de l'objet. Pour dissoudre le support, les chercheurs ont ajouté les objets à une solution d'hydroxyde de sodium à température ambiante, et l'objet permanent a été révélé en 15 minutes.
Il est important de noter que les échafaudages à base d'anhydride se dégradaient en composés non toxiques. Lors de démonstrations ultérieures de la nouvelle approche, l'équipe de Shusteff et Huang a créé des structures de plus en plus complexes : un motif en damier, une croix, des anneaux imbriqués, une balle dans une cage et deux balles dans une hélice.