News Mardi 7 janvier 2020 - 14:26

Le procédé de fabrication additive HARP (High-Area Rapid Printing)

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Des chercheurs américains de la Northwestern University de Chicago, aux États-Unis, travaillent sur un nouveau procédé de fabrication additive appelée « HARP » (High-Area Rapid Printing). Celui est présenté comme une version « améliorée » de la technologie de stéréolithographie (SLA) avec un système de refroidissement innovant permettant d’augmenter considérablement la vitesse d’impression et la taille des pièces. Explication !

Le fonctionnement du procédé d’impression 3D SLA

Le procédé SLA, aussi nommée « stereolithograph apparatus », utilise le principe de photo-polymérisation dans laquelle une lumière UV (ultraviolette) solidifie une couche de résine photopolymère liquide. Le faisceau lumineux (ou laser) est contrôlé et dirigé par des miroirs extrêmement précis. Il balaie la surface de résine liquide en fonction de la forme de l’objet à imprimer. Sous l’effet de la lumière, cette résine se polymérise pour former une couche solide. Les couches sont formées successivement. On dit que l’objet est imprimé par photo-polymérisation. 

L’impression 3D par stéréolithographie peut également se réaliser de manière inversée, c’est le cas du procédé HARP de la Northwestern University de Chicago (voir les vidéos ci-dessous). La plateforme de fabrication s’élève pour laisser de la résine fraîche s'écouler en dessous, couche après couche, jusqu’à ce que l’impression soit terminée. Dans certains systèmes, le bac est chauffé pour offrir un environnement contrôlé.

Le fonctionnement de la technologie HARP

Le procédé de fabrication additive HARP utilise une lumière UV projetée pour durcir les résines liquides. Comme le SLA, il offre des impressions de très bonnes résolutions et finitions. Mais à la différence des procédés SLA classiques, HARP fonctionne avec une interface en PTFE liquide en surface du bain de résine pour assurer un refroidissement pendant la polymérisation. 

La photo-polymérisation génère beaucoup de chaleur, notamment lorsque la vitesse d’impression augmente. Celle-ci peut être extrêmement néfaste pour le processus de fabrication. Grâce à son interface en PTFE, la Northwestern University aurait augmenter considérablement la vitesse d’impression et la taille des pièces sans ce phénomène de chaleur. Ce liquide se comporte comme du Téflon liquide qui n’adhère pas à la pièce imprimée et ne modifie pas sa structure ou sa surface. Le professeur Chad A. Mirki et son équipe ont ainsi développé un premier prototype d’imprimante 3D, dont le principe de fonctionnement est breveté. 

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L’impression 3D rapide grand format

L’utilisation d’un procédé inversé – c’est-à-dire que le plateau d’impression remonte hors du bac de résine – offre un volume de construction supérieur au volume du bac. La quantité de résine nécessaire est moindre. Cependant, les structures de support sont souvent plus importantes pour maintenir la pièce fixée à la plateforme de fabrication. Sur le site Internet de l’université Northwestern, Amanda Morris, rédactrice en sciences et ingénierie, explique le procédé HARP et cite une impression de 0,5 mètre en trente minutes avec le prototype de machine qu’ils ont développé. Une vitesse impressionnante comme nous le voyons sur la vidéo ci-dessous ! 

 

Les travaux sur la technologie brevetée HARP ont été publiés le 18 octobre 219 dans la revue Science. Chad A. Mirkin prévoit que son procédé soit disponible dans le commerce au cours de l’année 2021 et ambitionne – rien de moins que – de révolutionner le secteur la fabrication additive. « Si nous pouvions imprimer rapidement sans limite de matériaux et de taille, nous pourrions révolutionner la fabrication additive. La technologie HARP est prête à le faire. »

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