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Les brèves de l’impression 3D, 12 juin 2021 : BAE Systems, Mechano, QuesTek, Université de Virginie, Université de Stuttgart, PRES-X & GPAINNOVA

Cette semaine, nous vous parlons de l’actualité des matériaux et de la recherche dans les Brèves de l’impression 3D, et nous terminons par un peu de business. Tout d’abord, BAE Systems utilise l’impression 3D à grande échelle et une résine renforcée de fibres de carbone pour aider à produire un futur démonstrateur d’avion de combat, et Mechano a présenté sa nouvelle résine photopolymère dissipatrice d’électricité statique. QuesTek a reçu trois prix SBIR Phase 1 pour le développement de matériaux avancés, et des spécialistes des matériaux de l’école d’ingénierie de l’université de Virginie ont mis au point une nouvelle classe de matériaux souples. Par ailleurs, des chercheurs de l’université de Stuttgart ont utilisé la lithographie à deux photons pour imprimer en 3D des microlentilles qui réduisent les distorsions de couleur. Enfin, PRES-X et GPAINNOVA ont annoncé un partenariat stratégique pour la finition de surface de précision.

BAE Systems – Impression 3D d’outillage de moules en résine

Afin d’aider le Royaume-Uni à faire progresser son secteur de l’aviation de combat, BAE Systems a recours à l’impression 3D à grande échelle et à une résine à base de PEI renforcée par des fibres de carbone et résistante aux hautes températures. L’objectif est de fabriquer des outils de moulage avec la résine Airtech Dahltram I-350CF afin de produire un futur démonstrateur d’avion de combat.

BAE Systems s’est associé à Airtech Advanced Materials Group et Ingersoll Machine Tools pour ce projet. Ingersoll a réalisé l’impression de l’outil du moule sur son système AM MasterPrint grand format, tandis qu’Airtech a fourni la gamme de résines Dahltram, qui sont bien adaptées à plusieurs plateformes d’impression.

Mechano présente une résine photopolymère à dissipation électrostatique

Mechano, une entreprise de l’Arizona, a breveté une nouvelle façon d’utiliser les nanotubes de carbone, ou CNT, dans les matériaux de fabrication additive, et vient de lancer son premier produit, Formula 1. Cette résine photopolymère confère des propriétés conductrices et isotropes de dissipation électrostatique (ESD) aux pièces imprimées en 3D. Les pièces présentent également des propriétés mécaniques modifiables, sans traînée de carbone ni nécessité de mélanger continuellement la résine. De plus, Mechano affirme que sa nouvelle résine Formula 1 permet d’imprimer des pièces ESD à l’aide de la plupart des procédés AM à base de résine, y compris DLP, LCD et SLA, sans compromettre les performances mécaniques des pièces : une excellente nouvelle pour les industries telles que l’aérospatiale, la défense et la fabrication électronique.

« Notre découverte libère le potentiel des NTC dans les matériaux AM pour atteindre des performances extraordinaires. Elle élargit, améliore et ajoute des propriétés aux matériaux pour un nombre illimité d’applications », explique Steven Lowder, fondateur et PDG de Mechano.

« Les processus et les matériaux de fabrication additive continuent de mûrir, nous sommes donc ravis de proposer une technologie compatible et expansive. Nous avons commencé par la conductivité électrique, en faisant de Formula1 for ESD une solution AM précieuse pour les industries hautement techniques. Restez à l’écoute pour en savoir plus. La conductivité, le blindage et les résines résistantes aux rayonnements sont à venir. »

QuesTek reçoit trois prix SBIR Phase I du gouvernement américain.

QuesTek Innovations LLC a reçu trois nouveaux prix de la phase I du Small Business Innovation Research (SBIR) pour différents projets de développement de matériaux avancés. Le premier prix, financé par l’Office of Naval Research, permettra à la société de développer un outil logiciel qui exploite un cadre de modélisation basé sur l’ingénierie des matériaux computationnels intégrés (ICME) afin d’aider à optimiser un alliage de nickel imprimable en 3D pour des applications dans les moteurs à réaction et les turbines à gaz industrielles. Avec la deuxième récompense, financée par la NASA, QuesTek travaillera à la conception computationnelle de revêtements multicouches de barrière thermique et environnementale, résistants au calcia-magnesia-alumina-silicate (CMAS), pour les composants de turbines à chaud à matrice céramique composite (CMC). Enfin, dans le cadre de son projet SBIR financé par le ministère de l’énergie, QuesTek appliquera ses outils ICME nouvellement développés afin de mettre au point un logiciel open source basé sur l’apprentissage automatique et permettant une analyse reproductible des données pour plusieurs types de données et systèmes de microscopie électronique.

« Ces trois projets représentent divers exemples d’utilisation de l’ICME pour la conception simultanée de matériaux et de composants, ce qui permet d’accélérer le développement de matériaux avancés dans un large éventail de systèmes de matériaux et d’applications », a déclaré le Dr Greg Olson, cofondateur et directeur scientifique de QuesTek, ainsi que le professeur de pratique Thermo-Calc du Massachusetts Institute of Technology.

Des chercheurs de l’UVA créent de nouveaux matériaux souples

Plus de 7 millions d’Américains souffrent de troubles vocaux, et lorsque les lésions des cordes vocales sont trop graves, il n’existe aucun moyen de les remplacer. Mais une équipe de spécialistes des matériaux de l’école d’ingénierie de l’université de Virginie a créé une nouvelle catégorie de matériaux souples qui correspondent aux propriétés mécaniques des cordes vocales et peuvent être imprimés en 3D pour des applications dans le domaine de la santé. Ces élastomères sont 10 000 fois plus souples que le caoutchouc conventionnel et très extensibles. Pour les fabriquer, l’équipe a mis au point une nouvelle stratégie consistant à relier des polymères en brosse à dents pour obtenir des matériaux très souples qui imitent les tissus biologiques. En utilisant la synthèse chimique pour ajouter un polymère vitreux à l’extrémité d’un polymère « bottlebrush », des sphères à l’échelle nanométrique se forment, qui sont rigides à température ambiante mais fondent lorsqu’elles sont chaudes : parfait pour l’impression 3D de structures souples. L’élasticité de ces matériaux souples à base de silicone peut également être réglée très précisément, et ils sont capables de s’auto-organiser et de s’assembler au fur et à mesure que chaque goutte est extrudée et déposée pendant l’impression. Liheng Cai, professeur adjoint de science des matériaux, d’ingénierie et de génie chimique à l’université de Virginie, et chef du laboratoire de biomatière molle, est à la tête de cette initiative de recherche.

« Les élastomères conventionnels imprimables en 3D sont intrinsèquement rigides ; le processus d’impression nécessite souvent un support mécanique externe ou un post-traitement. Ici, nous démontrons l’applicabilité de notre élastomère en tant qu’encre pour l’impression directe de structures 3D », a déclaré M. Cai.

« Nous pensons que nos résultats stimuleront le développement de nouveaux matériaux souples en tant qu’encres pour l’impression 3D, qui peuvent être à la base d’une large gamme de dispositifs et de structures adaptatifs tels que des capteurs, de l’électronique étirable et de la robotique douce. »

Des micro-lentilles imprimées en 3D réduisent les distorsions de couleur

Dans les tests des nouvelles lentilles, la lentille de référence (à gauche) présente des coutures de couleur dues aux aberrations chromatiques. Les lentilles achromatiques imprimées en 3D (au milieu) les réduisent considérablement, tandis que les images prises avec l’apochromate (à droite) éliminent complètement la distorsion des couleurs. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Michael Schmid, Université de Stuttgart.

Pour aller plus loin dans la recherche, une équipe de l’université de Stuttgart a utilisé la technologie AM de lithographie à deux photons pour fabriquer des lentilles extrêmement précises mais miniaturisées, ou microlentilles, capables de réduire les aberrations chromatiques ; en d’autres termes, elles peuvent corriger les distorsions de couleur, du moins pour les images à petite échelle. Alors que la lithographie à deux photons utilise un faisceau laser focalisé pour polymériser une résine photosensible, l’absorption à deux photons permet de polymériser la résine photosensible dans des volumes cubiques de l’ordre du micromètre et d’imprimer des structures optiques complexes, mais minuscules. Ces chercheurs travaillent sur la lithographie à deux photons et la micro-optique depuis une dizaine d’années et ont remarqué que des erreurs de couleur étaient présentes dans certaines des images qu’ils créaient. Leur objectif était donc de fabriquer des lentilles imprimées en 3D, avec l’aide de la technologie Nanoscribe, qui pourraient réduire ces erreurs et améliorer les performances optiques.

« L’impression 3D de micro-optiques s’est considérablement améliorée au cours des dernières années et offre une liberté de conception que les autres méthodes ne permettent pas. Notre approche optimisée pour l’impression 3D de micro-optiques complexes ouvre de nombreuses possibilités pour créer des conceptions optiques nouvelles et innovantes qui peuvent bénéficier à de nombreux domaines de recherche et applications », a expliqué le chercheur Michael Schmid.

« La possibilité d’imprimer en 3D des micro-optiques complexes signifie qu’elles peuvent être fabriquées directement sur de nombreuses surfaces différentes, comme les puces CCD ou CMOS utilisées dans les appareils photo numériques. Les micro-optiques peuvent également être imprimées à l’extrémité de fibres optiques pour créer de très petits endoscopes médicaux offrant une excellente qualité d’image. »

Pour en savoir plus, vous pouvez lire l’étude de l’équipe ici.

PRES-X &amp ; GPAINNOVA entament un partenariat

Un technicien PRES-X travaillant avec une machine DLytePRO500

La start-up italienne PRES-X, un centre d’excellence en recherche et développement pour les technologies de finition, spécialisé dans les solutions de post-traitement hautement qualifiées, a annoncé un partenariat stratégique avec GPAINNOVA, un groupe technologique espagnol qui fabrique des systèmes de finition de surface pour plusieurs secteurs industriels exigeants, notamment l’automobile, l’ingénierie industrielle et l’aéronautique. PRES-X est désormais le distributeur officiel des machines d’électropolissage à sec DLyte en Italie, ainsi que le centre de services d’essai et de conseil en Europe pour la technologie écodurable DryLyte. BEAMIT Group, qui a acquis une participation importante dans PRES-X l’année dernière, est ainsi le premier à offrir la gamme complète de services DryLyte.

« Le procédé de finition DryLyte®, inclus dans la gamme technologique déjà disponible chez PRES-X, complète et renforce notre idée de solutions sur mesure pour les clients : il a été conçu pour révolutionner le marché mondial », a déclaré Andrea Scanavini, président de PRES-X et directeur général du groupe BEAMIT. « Le centre technologique de PRES-X sera un point de rencontre où les clients pourront choisir entre des services sur mesure et l’achat du système le plus approprié pour le traitement des métaux. Ce partenariat stratégique permet à PRES-X d’offrir un service d’assistance complet grâce à des techniciens qualifiés sur les installations de DLyte en Italie. »

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