L'impression 3D devient plus forte et plus économique avec la lumière et l'IA
L'impression 3D photocurable, largement utilisée pour tout, des traitements dentaires à la fabrication de prototypes complexes, est rapide et précis, mais a la limitation d'être fragile et facilement brisé par l'impact. Une équipe de recherche kaist a développé une nouvelle technologie pour surmonter cette faiblesse, ouvrant la voie à la production plus robuste et économique de tout, des implants médicaux aux pièces de la machine de précision.
L'équipe de recherche du professeur Miso Kim au Département de génie mécanique a développé une technologie d'impression 3D basée sur le traitement de la lumière numérique (DLP) qui résout fondamentalement les limites de durabilité de l'impression 3D photocurable. Le document est publié dans la revue Matériaux avancés.
La technique utilise la lumière pour solidifier la résine liquide (polymère) pour fabriquer rapidement des structures précises, qui sont utilisées dans divers domaines, y compris la dentisterie et les machines de précision. Bien que le moulage par injection traditionnel offre une excellente durabilité, il nécessite beaucoup de temps et de coût pour la fabrication de moisissures. En revanche, l'impression 3D photocurable permet une réalisation de forme flexible mais présente un inconvénient de durabilité.
L'équipe du professeur Kim a résolu ce problème en combinant deux éléments clés:
- Un nouveau matériau en résine photocurable qui absorbe les chocs et les vibrations tout en permettant une large gamme de propriétés du caoutchouc au plastique. Une technologie de conception basée sur l'apprentissage automatique qui attribue automatiquement une force optimale à chaque partie de la structure.
L'équipe de recherche a développé un matériau d'acrylate de polyuréthane (PUA) incorporant des liaisons dynamiques, ce qui augmente considérablement la capacité d'absorption des chocs et des vibrations par rapport aux matériaux existants.
De plus, ils ont réussi à appliquer la technologie « DLP à gris », qui contrôle l'intensité lumineuse pour atteindre différentes forces d'une composition en résine unique, attribuant ainsi une résistance personnalisée à des zones spécifiques de la structure. Ce concept est inspiré par les rôles harmonieux et différents joués par les os et le cartilage dans le corps humain.
Un algorithme d'apprentissage automatique propose automatiquement la distribution de résistance optimale en analysant la structure et les conditions de charge. Cela relie le développement de matériaux et la conception structurelle, permettant une distribution de résistance personnalisée.
L'efficacité économique est également remarquable. Auparavant, une technologie coûteuse de «l'impression multi-matériaux» était nécessaire pour réaliser diverses propriétés de matériaux, mais cette nouvelle technologie donne le même effet avec un seul matériau et un seul processus, réduisant considérablement les coûts de production. Il élimine le besoin d'une gestion complexe d'équipements ou de matériaux, et l'optimisation structurelle basée sur l'IA raccourcit le temps de recherche et de développement et les coûts de conception des produits.
Le professeur Kim a expliqué: « Cette technologie élargit simultanément les degrés de liberté dans les propriétés des matériaux et la conception structurelle. Les implants spécifiques au patient deviendront plus durables et confortables, et les pièces de la machine de précision peuvent être fabriquées plus robuste.
« Le fait qu'il garantit la viabilité économique en réalisant diverses forces avec un seul matériau et un seul processus est très significatif. Nous prévoyons que son utilisation dans divers domaines industriels tels que biomédicale, aérospatiale et robotique. »
