Des chercheurs américains ont développé un prototype d'imprimante 3D révolutionnaire fonctionnant à l'aide d'un simple vidéoprojecteur.

L'impression 3D classique procède par ajout de matière prise sur des bobines de fil de plastique chauffée à l'extrudeuse.

Mais une équipe de chercheurs et d'ingénieurs américains de l'Université de Berkeley et du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) pourrait bousculer profondément ces pratiques. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Science.

-         Ces chercheurs ont conçu un prototype capable de façonner un hydrogel liquide de méthacrylate de méthyle (sous sa forme solide c’est le  plexiglas) grâce à un simple vidéoprojecteur !

Sculpter des objets avec une résolution très fine en s’inspirant de la technique du scanner.

Le mélange liquide est photosensible : les composés plastiques se polymérisent et solidifient sous l'effet des rayons lumineux.

Il suffit alors de projeter une vidéo décrivant l'objet sous tous les angles, pendant que le récipient contenant le liquide tourne sur lui-même.

La technologie, brevetée par les chercheurs, permet de sculpter des objets en atteignant une résolution très fine : jusqu'à 0,3 mm, comme un scanner médical

-         Les auteurs rapportent s'être inspirés du fonctionnement du scanner médical afin de concevoir leur machine, en inversant le fonctionnement de la machine.

Alors que le dispositif d'imagerie envoie des rayons X sous plusieurs angles afin de projeter des images en deux dimensions, par la suite recombinées en 3D, les chercheurs projettent des images 2D successives sur une substance liquide photosensible, qui se solidifie sous l'effet de la lumière visible.

La technique a été baptisée Computed Axial Lithography (CAL), par analogie au terme CAT (Computer-assisted tomograhpy) qui désigne la scanographie classique.

Ce n'est pas la première fois que les ondes lumineuses sont utilisées pour l'impression 3D.

En stéréolithographie (procédés utilisés en impression 3D), on utilise depuis plusieurs années ce phénomène de photopolymérisation, qui permet de solidifier les couches successives de résine ajoutées sur un objet en cours de prototypage.

-         Mais, jusqu'à présent, cela était fait au laser, pas à la lumière visible avec surtout une approche était incrémentale : il fallait réaliser plusieurs passage.

Désormais le nouveau dispositif permet de formater un objet entier en une seule fois !

Avant la mise au point de cette technologie, les chercheurs avaient déjà travaillé sur la photopolymérisation du méthacrylate sous l'effet du laser, et conçu une première machine dotée de 3 rayons lasers.

Pour Hayden Taylor, professeur à l'université de Berkeley : «Le dispositif permettait d'obtenir des prototypes très rapidement, mais il était faible lorsqu'il s'agissait de forme géométriques plus douces, dotées de peu de reliefs ».

«La clé, pour nous, a été d'envisager que le matériau puisse être en rotation, ce qui facilite l'obtention de formes symétriques ».

«D'où le prototype final : un vidéoprojecteur classique émet la vidéo du modèle vers le récipient en rotation contenant le matériau à sculpter ce qui permet de contrôler la réaction de photopolymérisation ».

En utilisant un tour plutôt que plusieurs sources lumineuses distinctes, les chercheurs gagnent en finesse.

La vidéo projetée décrit une sorte de panorama à 360° de l'objet à sculpter, qui contient 1440 images successives, sous tous les angles autour de l'axe vertical.

« Nous projetons des images qui traversent le volume entier », souligne Indrasen Bhattacharya, co-auteur de l’ étude.

« Il nous faut tenir compte, dès le début, de l'impact de toutes les images successives sur la géométrie finale, et calculer leur effet cumulé. Sans les bons algorithmes, cela ne fonctionnerait pas ».

Autre intérêt de la méthode : elle permet de limiter les déchets plastiques générés.

Seule la masse de méthacrylate de méthyle effectivement solidifiée est consommée. Le reste du liquide peut être réutilisé pour une prochaine impression.

Ceci devrait lever de nombreuses barrières infranchissables en ingénierie des matériaux.

Tout ceci peut être réalisé sans matériel coûteux, un simple vidéoprojecteur vendu dans le commerce étant suffisant.

Les chercheurs espèrent développer  leur méthode à des fins plus pratiques, par exemple afin de concevoir des prothèses médicales, ainsi qu'à plus grande  échelle, notamment dans le domaine de l'aérospatiale.