Nous avons beaucoup de recherches à partager avec vous aujourd’hui, à commencer par une étude sur l’impression 3D en couleur sensible à la diffusion, puis un projet visant à optimiser les pièces imprimées en 3D pour le soudage au laser. Des chercheurs allemands ont examiné la micro- et la nano-impression laser 3D multimatériaux et multi-photons, tandis qu’un projet de recherche australien se concentre sur les revêtements des composants de véhicules spatiaux. Par ailleurs, une société de matériel médical utilise la technologie Formlabs pour créer des pessaires spécifiques aux patients, et TIWARI imprime du cuivre pur avec sa technologie bound FFF. Enfin, Snapmaker a présenté certaines de ses innovations en matière de fabrication additive à la TCT Asia, CMS a mis au point un système hybride pour le fraisage et la fabrication additive, et Tinkerine a lancé un programme de partenariat avec des fabricants de matériel tiers.
Préparation d’une impression 3D aux couleurs exactes
Nous proposons une compensation neuronale de la diffusion pour l’impression 3D en couleur. Par rapport à une méthode qui utilise une simulation de Monte Carlo sans bruit, notre technique permet une accélération de 300× dans le cas ci-dessus tout en offrant la même qualité.
Une équipe de chercheurs du Computer Graphics Group (CGG) de l’Université Charles, en République tchèque, a récemment publié un article intitulé “Neural Acceleration of Scattering-Aware Color 3D Printing” (accélération neuronale de l’impression 3D en couleur) sur leur nouvelle méthode d’amélioration de l’impression 3D en couleur. Leur proposition consiste à prédire les effets de diffusion sous la surface qui se produisent dans les impressions 3D en utilisant un modèle obtenu par apprentissage automatique, ce qui accélère également le processus. Grâce à cette prédiction, ils affirment que les utilisateurs peuvent utiliser l’optimisation virtuelle pour compenser certains effets de couleur indésirables en réorganisant les matériaux à l’intérieur d’un objet.
Le résumé indique : “Avec la plus grande disponibilité des imprimantes 3D en couleur, la préparation d’impressions 3D aux couleurs exactes a fait l’objet d’une attention accrue. Un défi majeur réside dans la translucidité inhérente des matériaux d’impression couramment utilisés, qui estompe les détails de la texture des couleurs. Les travaux précédents tentent de compenser ces effets de diffusion par l’attribution stratégique de matériaux primaires colorés aux voxels de l’imprimante. À ce jour, l’approche la plus performante utilise l’optimisation itérative qui s’appuie sur la simulation de transport de lumière de Monte Carlo, coûteuse en calcul, pour prédire l’apparence de la surface à partir de la diffusion sous la surface dans une distribution donnée de matériaux d’impression ; cette optimisation, cependant, prend de l’ordre de plusieurs jours sur une seule machine. Dans notre travail, nous accélérons considérablement le processus en remplaçant la simulation de transport de lumière par une approche axée sur les données. En s’appuyant sur un réseau neuronal profond pour prédire la diffusion dans un milieu hautement hétérogène, notre méthode est environ deux ordres de grandeur plus rapide que le rendu de Monte Carlo, tout en produisant des résultats d’optimisation de qualité similaire. Le réseau est basé sur une méthode établie de rendu de nuages atmosphériques, adaptée à notre domaine et étendue par un schéma de partage de poids physiquement motivé qui réduit considérablement la taille du réseau. Nous analysons ses performances dans un pipeline de préparation d’impression de bout en bout et comparons la qualité et le temps d’exécution à des approches alternatives, et nous démontrons sa généralisation à des géométries et des valeurs de matériaux invisibles. Cela permet pour la première fois une optimisation complète des matériaux hétérogènes pour la préparation de l’impression 3D dans des délais de l’ordre du temps d’impression réel.”
Optimisation des pièces imprimées en 3D pour la soudure au laser
Composant de l’échantillon imprimé en 3D.
Des scientifiques de l’Institut de production intégrée de Hanovre et du Laser Zentrum Hannover (LZH) travaillent ensemble sur un projet de recherche dont l’objectif final est de souder des composants imprimés en 3D à l’aide d’un laser. Le projet s’appelle QualLa, ce qui signifie “Assurance qualité dans le soudage au laser de composants thermoplastiques fabriqués de manière additive”. Les scientifiques s’associent pour mettre au point un système expert capable d’aider les petites et moyennes entreprises à optimiser les processus d’impression 3D, en particulier le procédé FDM, afin que le laser puisse être utilisé pour souder en toute sécurité des pièces imprimées en 3D. Le soudage au laser est souvent utilisé pour les composants en plastique moulés par injection, mais l’équipe a expliqué que ce type d’assemblage ne fonctionne généralement pas avec l’AM, car les cavités et les couches limites des composants ne sont pas propices à une soudure uniforme. C’est pourquoi elle travaille à la mise au point d’un système expert pour cette tâche, qui pourrait fournir des recommandations sur l’orientation, l’épaisseur et le matériau des couches les mieux adaptées pour obtenir la meilleure perméabilité possible pour le faisceau laser.
“En raison de la manière dont la structure couche par couche est utilisée dans les composants fabriqués à l’aide de la méthode FDM, il y a des changements locaux dans la transmission du laser à travers le partenaire d’assemblage transparent. Par conséquent, le processus d’assemblage doit être contrôlé localement en fonction du degré de transmission”, expliquent les chercheurs.
“L’objectif du projet de recherche QualLa est de développer un processus permettant le soudage par transmission laser de composants fabriqués à l’aide de FDM. Étant donné que le développement de la connaissance du processus peut poser des problèmes aux petites et moyennes entreprises (PME) en raison des limitations financières et de personnel, un système expert pour le soutien du processus doit être développé dans le cadre du projet. Dans le système expert, les connaissances spécialisées nécessaires doivent être enregistrées afin de permettre une utilisation garantissant la qualité, de sorte que les employés des PME puissent utiliser la technologie sans avoir une connaissance complète de la technologie du processus.”
Revue de la micro- et nano-impression 3D multimatériaux
Microarchitectures 3D multimatériaux pour des applications en optique et photonique. (a) Gauche : schéma d’un élément de sécurité déterministe 3D fluorescent contenant quatre polymères dopés différents émettant à quatre longueurs d’onde différentes (rouge, bleu, vert et jaune) et un composant polymère non fluorescent. À droite : Pile de fluorescence mesurée, obtenue à partir de la réf. 105. (b) Micrographie électronique colorée. Une lentille microoptique composée de deux polymères différents (bleu et vert) a été directement imprimée en 3D sur la facette terminale d’une fibre optique monomode (rouge), obtenue à partir de la réf. 115. (c) Guide d’ondes en polymère sur un substrat et cavité optique annulaire en élastomère à cristaux liquides. Par des stimuli tels que la température et la lumière, l’élastomère à cristaux liquides gonfle/contracte, ce qui permet d’accorder le couplage entre le guide d’ondes et le résonateur, obtenu à partir de la réf. 116.
Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de l’Université Ruprecht-Karl de Heidelberg, également connue sous le nom d’Université de Heidelberg, en Allemagne, ont réalisé une étude sur l’impression 3D multimatériaux et multiphotonique à l’échelle micro et nanométrique. Leur manuscrit non édité et examiné par les pairs a été accepté pour publication par la revue Light : Advanced Manufacturing. Bien qu’elle se soit tenue à l’écart des métamatériaux 3D ou des “méta-encastrements”, l’équipe s’est concentrée sur les approches multiphotoniques récentes qui ont connu des processus de développement rapides, comme l’absorption à deux photons. Ils passent également en revue les matériaux existants qui pourraient servir d’ensemble fonctionnel de “matériaux primaires”.
“La micro- et nano-impression laser tridimensionnelle (3D) basée sur l’absorption multi-photonique est passée des premières découvertes scientifiques aux processus de fabrication industrielle, par exemple pour les composants microoptiques avancés. Cependant, jusqu’à présent, la plupart des architectures 3D réalisées ne sont composées que d’un seul matériau polymère”, indique le résumé. “Ici, nous passons en revue l’impression 3D de multi-matériaux à l’échelle nanométrique et microscopique. Nous commençons par les propriétés des matériaux qui ont été réalisés, en utilisant des photoréserves multi-photons. Les matériaux imprimés comprennent des polymères en vrac, des polymères conducteurs, des métaux, des polymères nanoporeux, du verre de silice, des verres de chalcogénure, des monocristaux inorganiques, des polymères naturels, des matériaux sensibles aux stimuli et des composites polymères. Ensuite, nous passons en revue les processus manuels et automatisés qui permettent d’obtenir des propriétés matérielles différentes dans une structure 3D unique en photo-exposant séquentiellement plusieurs photoréserves, comme des analogues 3D de l’impression multicolore 2D. Des exemples instructifs issus de la biologie, de l’optique, de la mécanique et de l’électronique sont discutés. Une approche émergente – sans équivalent dans l’impression graphique 2D – imprime des structures 3D combinant des propriétés matérielles dissemblables dans une structure 3D en utilisant une seule photoréserve. Un stimulus contrôlé appliqué pendant le processus d’impression 3D définit et détermine les propriétés des matériaux au niveau du voxel. La modification de la puissance et/ou de la longueur d’onde du laser, ou l’application de champs électriques quasi-statiques, permettent de manipuler de manière transparente les propriétés souhaitées des matériaux.”
Revêtement pour les composants de véhicules spatiaux
Image reproduite avec l’aimable autorisation d’Amaero International
En Australie, des chercheurs de l’université technologique de Swinburne et d’Amaero International, spécialiste de l’AM des métaux basé à Melbourne, ainsi que de l’Australian National Fabrication Facility, travaillent sur un projet concernant les revêtements des composants de moteurs de véhicules spatiaux. Leur objectif collectif est de faire progresser ce qu’ils décrivent comme des “revêtements multicouches conformes de barrière environnementale (EBC)” en développant des revêtements pour les tuyères et les surfaces des moteurs à turbine interne. Amaero, une spin-out de l’Université Monash ayant de l’expérience dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et de la défense, fournira un financement de 150 000 $ (hors TPS) sur 48 mois pour soutenir deux doctorants et les coûts directs du projet, ainsi qu’une valeur supplémentaire de 150 000 $ en nature, y compris des conseils techniques, des conceptions et des pièces de démonstration imprimées en 3D.
Barrie Finnin, PDG d’Amaero, a déclaré : “L’industrie spatiale mondiale représente une opportunité commerciale importante et stratégique pour Amaero et cette recherche améliorera la technologie de pointe que notre société fournit.”
Pessaires spécifiques aux patients, imprimés en 3D
Selon une étude financée par le NIH, près d’un quart des femmes souffrent de troubles du plancher pelvien (PFD), et cette fréquence augmente avec l’âge. Ces troubles, qui s’accompagnent de symptômes tels que l’incontinence fécale et urinaire et le prolapsus des organes pelviens, surviennent lorsque le hamac, ou écharpe, qui soutient les organes pelviens est endommagé ou s’affaiblit. Un outil efficace pour gérer et traiter ces troubles est une prothèse de soutien insérée dans le vagin, appelée pessaire, mais avec une taille standard, les femmes souffrent d’un inconfort supplémentaire car les essais et les erreurs sont le seul moyen d’en trouver un qui s’adapte bien. En 2017, Derek Sham, qui avait vu sa grand-mère subir un prolapsus grave, a fondé la société de dispositifs médicaux Cosm afin de créer des pessaires spécifiques aux patients pour les personnes souffrant de troubles du plancher pelvien. L’entreprise utilise des ultrasons, des logiciels en nuage, l’apprentissage automatique et l’impression 3D dans son flux de travail numérique unique, appelé Gynethotics, afin de combler cette lacune très spécifique dans les soins de santé des femmes, et s’est associée à Formlabs, en utilisant sa forme 2 et plus tard la forme 3B, après avoir lu un livre blanc sur les moules d’oreille en silicone personnalisés de la licorne de l’impression 3D et réalisé que la technologie pourrait être appliquée aux moules de cocon en une seule partie pour ses pessaires spécifiques aux patients.
“Le DFP est assez courant chez les femmes, mais on n’en parle pas beaucoup. Ce n’était certainement pas quelque chose dont j’étais consciente lorsque j’étais enceinte de mes enfants. Nous voulions promouvoir la sensibilisation et le traitement, car il se peut que les options de traitement soient la physiothérapie. Si vous souffrez d’un prolapsus à un stade précoce, vous pouvez aussi avoir recours à la chirurgie, mais celle-ci est associée à des complications et à un taux de récidive relativement élevé. Nous espérons que l’utilisation du pessaire pourra aider les femmes à faire face au prolapsus pendant une période plus longue et qu’elle pourra améliorer le succès de la réinsertion du pessaire”, a expliqué Aye Nyein San, directeur de la technologie de Cosm.
“Après avoir écumé les principales entreprises d’impression 3D du monde, nous savions que l’impression directe n’était actuellement pas possible avec la qualité dont nous avions besoin pour notre production. En lisant divers livres blancs de Formlabs, nous avons testé le processus de moulage en cocon, qui est un moule complet au lieu d’un moule en coquille, qui aura une ligne de séparation que nous ne voulions pas avoir ce genre d’artefact dans le dispositif. Nous utilisons donc l’imprimante Formlabs pour imprimer uniquement le moule, et nous injectons le silicone biocompatible dans le cadre de ce processus.”
TIWARI ajoute le cuivre pur à son portefeuille de matériaux FFF
Échangeurs de chaleur en cuivre pur, Design Courtesy : Yamaichi Special Steel, Nagoya, Japon
La start-up orientée vers le matériel TIWARI Scientific Instruments, qui bénéficie du soutien de l’Agence spatiale européenne (ESA), a ajouté un nouveau matériau à son portefeuille, grâce à son récent succès dans l’impression de géométries complexes à l’aide de cuivre pur sur son imprimante 3D RAPTOR bound FFF. Parmi les pièces en cuivre sans oxygène et à haute densité que la startup a imprimées figurent des échangeurs de chaleur haute résolution, que TIWARI a conçus à l’aide du logiciel nTopology et dont les performances ont été optimisées manuellement.
En raison de sa haute conductivité thermique, le cuivre pur présente un fort potentiel pour l’impression 3D d’échangeurs de chaleur, mais il n’est pas facile à traiter sous forme de filament ou de poudre. La technologie EAM de TIWARI utilise des filaments de céramique ou de métal liés spécialement fabriqués – comme l’acier inoxydable, le titane, le carbure de silicone et la zircone – qui sont mis en forme par ses imprimantes 3D FFF internes. Ces “pièces vertes” sont ensuite usinées si des détails supplémentaires et une meilleure finition de surface sont nécessaires, avant d’être traitées thermiquement pour éliminer le liant et fritter la pièce. Ces pièces peuvent également être polies manuellement à l’état vert, ce qui permet de réduire les coûts de post-traitement.
Snapmaker a présenté ses innovations en matière d’AM au TCT Asia
TCT Asia 2021 s’est tenu à Shanghai le mois dernier, et Snapmaker était présent pour présenter ses dernières solutions d’impression 3D, comme le nouveau module rotatif Snapmaker 2.0. La société est unique en son genre en tant qu’exposant à la TCT, car elle combine à la fois la fabrication additive et soustractive, et son système modulaire 3 en 1 utilise l’impression 3D, la sculpture CNC, la gravure et la découpe laser. Le module rotatif, un accessoire compatible avec Snapmaker 2.0 A250 et A350, a été lancé fin 2020, et c’est la première fois qu’il a été présenté au public en Chine. Le produit permet une CNC 4 axes de bureau, et dispose d’un engrenage à onde de contrainte, d’un réducteur de vitesse 100:1, et prend en charge un contrôle précis de 0,2° ainsi qu’une rotation continue de 360° à 5 degrés. Le module rotatif devrait être une bonne solution pour les bricoleurs de niveau moyen à avancé, les ingénieurs techniques et les concepteurs de modèles 3D.
“Je suis heureux de constater que de plus en plus d’utilisateurs se familiarisent avec l’impression 3D cette année. Les applications de l’impression 3D peuvent réellement aider les particuliers et les entreprises à résoudre des problèmes réels. En tant que fabricant d’imprimantes 3D, Snapmaker va établir des relations solides avec les utilisateurs, les fournisseurs de services et les distributeurs afin de promouvoir la consumérisation de l’impression 3D”, a déclaré Ke Shuqiang, directeur financier et directeur de l’exploitation de Snapmaker.
CMC & et l’Institut Fraunhofer dévoilent une solution LFAM hybride
Depuis 2018, le leader des machines CNC CMS Advanced Materials Technology collabore avec l’Institut Fraunhofer pour créer une solution originale de fabrication additive grand format (LFAM) afin d’améliorer la compétitivité des industries composites et autres, et le système hybride de fraisage/AM, appelé CMS Kreator, est enfin là. Ce système unique a été conçu pour intégrer totalement une imprimante LFAM et une machine-outil, tout en offrant des temps de fabrication, des sous-parties et des coûts inférieurs à ceux de l’impression FDM typique à grande échelle.
Doté d’une extrudeuse à vis unique brevetée permettant de fabriquer différents matériaux grâce à sa technologie de fabrication additive par extrusion à vis (SEAM), CMS affirme que son Kreator peut atteindre un débit massique de 7 kg/h, avec 20 k/g en perspective. Le Kreator utiliserait jusqu’à cinq fois moins de matière que ses concurrents pour fabriquer la même pièce. En parlant de matériaux, le système a été testé avec du PA, du PP, du PET, de l’ABS et d’autres matériaux renforcés par de la fibre de carbone et du verre. Vous pouvez en savoir plus dans la vidéo ci-dessous :
Programme de partenariat matériel tiers de Tinkerine
La société canadienne Tinkerine Studios Ltd, qui propose des produits d’impression 3D et des ressources éducatives, vient de lancer son programme de partenariat matériel tiers, qui vise à augmenter le nombre de matériels d’impression 3D compatibles que Tinkerine Cloud prendra en charge. Le Cloud de la société, qui est basé sur des années de données collectées auprès des clients de Tinkerine, rationalise essentiellement le flux de travail des opérateurs d’imprimantes 3D FFF en réduisant le nombre d’étapes nécessaires pour imprimer, puis gérer les impressions. Tinkerine peut maintenant augmenter la base d’utilisateurs immédiats de Cloud en prenant en charge l’intégration d’un plus grand choix de matériel, puis en assurant le service et le développement de l’activité, quelle que soit la marque. L’entreprise encourage les sociétés d’impression 3D du monde entier à participer à son nouveau programme, afin que davantage de clients puissent accéder à son logiciel à la fois puissant et facile à utiliser.
“L’expansion du matériel de tiers avec Tinkerine Cloud est une étape importante pour mettre à l’échelle et étendre nos produits et fournir un impact positif pour les clients. Chez Tinkerine, nous nous efforçons de garantir que nos produits et services sont conviviaux et simplifient leur flux de travail. Nos plateformes sont conçues sur la base des produits matériels de Tinkerine et les clients d’aujourd’hui et de demain peuvent s’attendre au même niveau d’intégration pour le matériel de n’importe quel partenaire dans ce programme”, a déclaré Eugene Suyu, PDG et cofondateur de Tinkerine.
La publication 3D Printing News Briefs du 20 juin 2021 est apparue en premier sur 3DPrint.com | La voix de l’impression 3D / fabrication additive.
