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Ce qui est l'impression 3D volumétrique et pourquoi il pourrait signifier la fin de la fabrication additive

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Également connu en tant qu'impression olographe ou tomographique, c'a pu être la prochaine étape évolutionnaire

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Mouvements de progrès rapidement dans l'industrie de l'imprimerie 3D. Tellement de sorte que de nouvelles, perturbantes technologies soient annoncées presque tous les mois. Cependant, elles ne peuvent pas tout être perturbantes et révolutionnaires. Ainsi elle se produit que quand une nouvelle approche véritablement disruptive à l'impression 3D est annoncée elle peut disparaître légèrement inaperçue – ou entièrement compris pour son importance. Cela a pu s'être produit quand les chercheurs de LLNL ont annoncé et ont présenté la première fois 3D volumétrique imprimant l'année dernière. Mais exactement quelle est l'impression 3D volumétrique ?

Même si c'était un projet des établissements supérieurs tels que le LLNL, le MIT, l'Uc Berkeley et l'université de Rochester, il a pu avoir semblé comme innovation juste une autre fascinante pourtant quelque peu forcée à un processus consolidé. Cependant, un échange récent d'email avec un étudiant de cours d'Additive Manufacturing de professeur Colosimo's à l'université polytechnique de Milan – qui avait recherché ce sujet – nous a menés à trouver deux annonces plus récentes qui semblent indiquer qu'elles sont beaucoup plus que cela. L'impression 3D volumétrique, également connue sous le nom d'impression 3D olographe ou impression 3D tomographique, peut juste être la prochaine étape évolutionnaire dans l'impression 3D et la forme tridimensionnelle d'abord « vraie » d'impression.

Juste la semaine dernière, le chef bioprinting CELLINK a annoncé le développement d'un nouveau – pas aussi abordable – $1,2 millions bioprinter olographe, l'olographe-x. Quelques semaines plus tôt, les chercheurs de l'Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne ont édité un document sur « l'impression 3D volumétrique des élastomères par projection par transparence tomographique « .

Ils ont décrit le processus comme « inspiré par des balayages de la tomodensitométrie (CT) dans la représentation biomédicale. En tomodensitométrie, une série de radiographies de rayon X d'un patient ou l'objet est acquise de différents angles. Ces projections radiographiques sont alors traitées avec un algorithme tomographique afin de reconstruire des images en coupe de l'objet balayé. Les images en coupe représentent la distribution de la dose absorbée de rayon X à l'intérieur de l'objet.

Dans 3D tomographique l'impression – ils expliquent – du principe des balayages de CT est employée à l'envers. D'abord, un modèle numérique de l'objet désiré est chargé. Basé sur ce modèle, des images en coupe de l'objet sont produites (voxelization). Puis, des projections d'un ensemble de beaucoup d'angles de 0 avec 360° sont calculées utilisant n'importe quel algorithme de tomographie tel cela quand toutes ces projections sont montrées dans un volume homogène de matériel de absorption, la distribution cumulative de dose absorbée due aux projections reproduit la forme de l'objet tridimensionnel à l'intérieur du matériel. Si un photopolymer liquide est employé comme matériel de cible et la lumière visible est employée pour les projections, les emplacements à l'intérieur du photopolymer où une dose élevée de lumière a été appliquée solidifieront tandis que d'autres emplacements demeurent au-dessous du seuil de solidification. »

Quelles implications pour la fabrication additive ?

Tout le 3D imprimant aujourd'hui est un type la 2D impression a répété réellement le long de l'axe de Z. Les approches volumétriques de l'impression 3D impriment réellement dans chacune des trois dimensions en même temps. Dans ce sens, elle semble comme l'évolution naturelle de l'impression 3D.

Ironiquement, l'impression 3D volumétrique peut se transformer en quelque chose qui peut plus n'être considérée un type de fabrication additive et à coup sûr ce ne serait pas un type d'ALM (fabrication additive de couche) comme certains le mentionnent. Non seulement il n'y aurait aucune couche (car il n'y a aucune couche en technologies continues de DLP ou dans les processus 2PP) mais il peut plus même n'y avoir quelque chose établi additif car des pièces pourraient tout être solidifiées en même temps. Plus vraisemblablement, quelques processus volumétriques peuvent encore avoir un degré de fabrication additive, mais dans trois dimensions : à partir du centre et de la construction à l'extérieur.

Pouvoir à la copie 3D de toutes les dimensions spatiales en même temps pourrait être instrumental en produisant les organes complexes, comme CELLINK implique avec le nouveau système olographe-x. Ceci permettrait de meilleures et plus fonctionnelles structures de vascularity et de multi-cellulaire-matériel. Plus généralement cette approche peut être idéale pour les structures très complexes de multi-matériel qui pourraient également être l'un des défis primaires dans son adoption.

La technologie montrée par le LLNL et par des chercheurs de Lausanne est stereolithographic (ou auto--stereolithographic car ils se réfèrent à lui) et cette famille des processus fonctionne presque toujours avec un matériel simple. L'autre concer de questions si l'impression 3D volumétrique pourrait jamais être appliquée au thermoplastique et aux métaux. Dans les deux cas, la question est si elle pourrait être appliquée aux processus matériels de fusion de lit d'extrusion et de poudre.

PBF volumétrique et extrusion matérielle ?

Saupoudrez la fusion de lit serait exclu pour l'instant principalement parce qu'elle exigerait vraisemblablement de trop d'énergie de pouvoir la commander. Même si les chercheurs pouvaient développer un processus volumétrique de fusion de lit de poudre pour des polymères (peut-être une évolution de LaserProFusion de l'EOS), cela prenait toujours beaucoup d'années avant de commencer même à envisager de s'appliquer cela aux métaux (bien que le Président Adrian Keppler de l'EOS nous a indiqué qu'il serait théoriquement possible au formnext)

D'autres possibilités sont l'extrusion de polymère et en métal et le dépôt (DED/LMD). On pourrait théoriquement déposer les plastiques et les métaux fondus de plus d'une tête de dépôt en même temps mais ils ne pourraient pas expulser vers le haut, à moins qu'ils aient été dans un environnement de l'apesanteur, dans l'espace. Au moins en ce sens, le bioprinter qui a été juste envoyé à l'ISS peut avoir encore plus de réponses pour nous.

Puisque nous osons dans le royaume des possibilités à long terme, une possibilité finale pour l'impression 3D volumétrique en métal serait un processus stereolithographic basé sur MIM. On pourrait théoriquement employer un processus semblable à cela développé par le LLNL sur des mélanges des photopolymers (reliures) et des poudres en métal. Tandis qu'il reste toujours à voir comment le processus travaillerait à un matériel épais et non transparent, il doit également considérer que de tels processus stereolithographic basés sur MIM juste ont été récemment mis en application dans la couche « traditionnelle » ont basé l'impression 3D et elle prendra beaucoup plus la recherche pour se transformer les en une approche volumétrique de l'impression 3D.

D'autre part, une fois quelqu'un pense à quelque chose nouvelle et cela fonctionne, progrès déplace assez rapide dans l'impression 3D. Nous entendrons vraisemblablement le terme 3D volumétrique imprimer beaucoup plus que quelques fois l'année prochaine.