fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université de Nottingham et de l'Université de Californie à Berkeley ont mis au point un nouveau système chimique de résine capable d'inhiber le problème de surchauffe qui entraîne le gauchissement et la fusion des pièces dans le procédé de fabrication additive volumétrique par lithographie axiale calculée (CAL).
Le procédé CAL durcit en une seule fois un objet 3D entier en projetant de la lumière dans un réservoir de résine en rotation. Cette technologie repose sur la polymérisation radicalaire (FRP) pour construire les pièces, mais une fois déclenchée, la réaction dégage rapidement de la chaleur, provoquant l'effet Trommsdorff (effet de gel). Cette boucle d'auto-renforcement fait que la résine dans les zones plus chaudes durcit plus rapidement et libère plus de chaleur, ce qui déforme ou fusionne des caractéristiques structurelles qui devraient rester indépendantes. Une étude publiée dans Nature Communications montre que l'introduction de la polymérisation par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT) dans une résine CAL courante peut réduire considérablement l'emballement exothermique, un phénomène qui limitait jusqu'alors la précision et la mise à l'échelle de cette technologie.
L'équipe de recherche a testé le tétraacrylate de pentaérythritol, une résine CAL courante, et a constaté que les pièces imprimées sans agent RAFT subissaient une augmentation de température de 59 degrés Celsius pendant la polymérisation. Après l'ajout d'un agent RAFT de type dithiobenzoate appelé CPBD, l'augmentation de température est tombée à 27 °C avec une concentration de 0,1 %, et à 3,5 °C avec une concentration de 0,3 %. Les résultats de l'imagerie thermique et de l'imagerie d'ombre ont montré que la résine sans agent RAFT présentait une sur-cuisson en quelques minutes, tandis que la résine contenant 0,2 % d'agent RAFT ne présentait aucun signe de sur-cuisson deux minutes après la formation de l'objet.
Ce système chimique résout également le problème de la flottabilité thermique, un défaut causé par la convection thermique qui déplace les pièces pendant l'impression. Lors de l'impression avec une résine FRP standard, un objet de test composé de trois sphères de tailles différentes a fusionné en un seul bloc ; avec la formulation RAFT, elles ont formé des pièces indépendantes et correctement espacées, avec une résolution entre les caractéristiques de 150 micromètres. Les auteurs de l'étude ont également imprimé des géométries imbriquées et emboîtables, et ont utilisé les groupes terminaux actifs conservés par l'agent RAFT pour greffer des couches de polymère supplémentaires sur les pièces finies après l'impression. L'équipe de recherche indique que cette étape pourrait soutenir la fabrication multi-matériaux à l'avenir.
