La technologie de l'impression 3D progresse rapidement, apportant de nouvelles innovations qui changent considérablement notre façon de produire des objets complexes et personnalisés. L'une des méthodes les plus récentes et les plus intéressantes développées par des chercheurs du MIT et de l'Université de Delft utilise une technique appelée "fermeture modulée par la vitesse", qui permet de créer des objets multicolores et texturés avec un minimum de déchets. Cette méthode utilise une double buse pour contrôler précisément les matériaux chauffés, permettant diverses variations de couleur, d'ombre et de texture en utilisant un seul matériau.

Les méthodes actuelles d'impression 3D qui impliquent plusieurs matériaux nécessitent souvent des processus compliqués avec plusieurs buses, où un matériau doit être jeté avant qu'un autre puisse être appliqué. Cette nouvelle technique change complètement ce paradigme, permettant la création d'objets en une seule étape sans perte de matériau. De plus, la technique permet un contrôle fin de la température et de la vitesse, ce qui entraîne des transitions très détaillées de couleur et de texture, créant des objets qui semblent beaucoup plus sophistiqués que ce qui était possible avec les méthodes précédentes.

Essentiellement, la méthode utilise des matériaux sensibles à la chaleur qui réagissent aux variations de température, et la vitesse de la deuxième buse dicte le niveau de chauffage, permettant ainsi un contrôle sur l'apparence finale de l'objet. Par exemple, lors de la création de poignées pour des vélos, les chercheurs ont utilisé différentes vitesses de buse pour obtenir des variations de rugosité de surface, créant des poignées plus faciles à saisir et à gérer. Cette technique ne nécessite pas de modifications dans la configuration matérielle des imprimantes, ce qui constitue un avantage supplémentaire car elle permet une large applicabilité sans coûts importants.

Les chercheurs se sont également concentrés sur le développement d'un modèle logiciel qui prédit les paramètres exacts nécessaires pour atteindre les résultats souhaités. Ce modèle automatise le processus de création d'objets complexes, ce qui signifie que les utilisateurs peuvent facilement saisir leurs exigences en matière de couleur et de texture, et le système générera des instructions pour l'imprimante. Cela ouvre la porte à de nouvelles possibilités pour les concepteurs et les ingénieurs, en particulier dans les industries qui nécessitent des produits personnalisés de haute précision, tels que les dispositifs médicaux, les pièces automobiles ou même les produits de consommation.

Un des défis auxquels ils ont été confrontés est de s'assurer que le matériau est uniformément chauffé pendant le processus d'impression. Dans les méthodes précédentes, le chauffage de la buse et l'ajustement de la température prenaient beaucoup de temps et étaient coûteux, nécessitant souvent une énergie et un temps supplémentaires. Avec la nouvelle technique, cependant, le contrôle de la température est optimisé par la vitesse de la buse, éliminant le besoin de chauffage ou de refroidissement supplémentaires des buses. Cette économie de temps accélère non seulement le processus de production, mais réduit également considérablement la consommation d'énergie, ce qui est crucial dans les industries cherchant à réduire leur empreinte carbone.

L'application de cette technique a déjà montré des résultats impressionnants, tels que la production de bouteilles d'eau partiellement transparentes avec des éléments graphiques précis et de poignées de vélo avec différents degrés de rugosité pour une meilleure prise. L'utilisation de matériaux thermosensibles qui réagissent à la chaleur permet de créer des objets complexes avec beaucoup plus de précision et de diversité en texture, couleur et apparence générale.

En plus de permettre la création d'objets avec des caractéristiques esthétiques plus complexes, cette technique offre également un potentiel pour explorer davantage les propriétés mécaniques et acoustiques des matériaux. En effet, les chercheurs prévoient de tester d'autres matériaux thermosensibles, tels que des plastiques, qui pourraient trouver une application dans diverses industries. On s'attend à ce que cette technologie permette d'adapter les propriétés mécaniques des objets, telles que la dureté, la flexibilité et même l'isolation acoustique, ce qui pourrait ouvrir complètement de nouvelles possibilités dans la fabrication et la conception.

Une des applications les plus importantes de cette technologie pourrait être la réduction des déchets et de la consommation d'énergie dans les processus de production. L'impression 3D multimatériaux qui nécessite plusieurs buses et matériaux est souvent très gaspilleuse, car les matériaux doivent souvent être changés, ce qui génère une grande quantité de déchets. Cependant, avec cette nouvelle technique, les matériaux sont utilisés plus efficacement, réduisant le besoin d'excès de matériaux et réduisant le temps de production. Cela pourrait avoir un impact significatif sur la durabilité dans la fabrication, en particulier dans les industries qui s'appuient sur la production de masse de pièces personnalisées.

À l'avenir, les chercheurs prévoient de développer davantage cette technique pour explorer comment elle peut être adaptée à différents types de matériaux et comment elle pourrait être appliquée à de nouvelles industries. Bien que la méthode soit actuellement axée sur des aspects visuels tels que la couleur et la texture, des plans existent pour explorer les possibilités de contrôle des propriétés mécaniques, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles portes dans le développement de produits imprimés en 3D alliant esthétique et fonctionnalité.

Cette technologie a le potentiel de révolutionner non seulement l'industrie de l'impression 3D, mais aussi d'être largement appliquée dans diverses industries, y compris la médecine, le secteur automobile et la fabrication d'électronique. Alors que les chercheurs continuent de développer cette méthode, il est possible que son application s'étende à de nouveaux matériaux et applications, offrant l'opportunité de produire des objets avec des caractéristiques améliorées et une plus grande précision, tout en réduisant la consommation d'énergie et de ressources.

Source : Massachusetts Institute of Technology