Nouvelle technique d’impression 3D à grande vitesse à l’échelle microscopique

L’innovation technologique continue de repousser les limites de ce qui est possible, notamment dans le domaine de la fabrication à microéchelle. Une récente avancée de l’Université de Stanford promet de transformer radicalement la production de particules microscopiques, ouvrant ainsi de nouvelles voies dans divers secteurs industriels.

Une technique d’impression 3D révolutionnaire

Les chercheurs de l’Université de Stanford ont mis au point une méthode de traitement plus efficace permettant d’imprimer jusqu’à un million de particules microscopiques hautement détaillées et personnalisables par jour. Cette innovation repose sur une technique d’impression connue sous le nom de production continue à l’interface liquide, ou CLIP, introduite en 2015.

Le CLIP utilise la lumière UV, projetée en tranches, pour durcir rapidement la résine dans la forme souhaitée. Cette méthode s’appuie sur une fenêtre perméable à l’oxygène située au-dessus du projecteur UV, créant une «zone morte» qui empêche la résine liquide de durcir et de coller à la fenêtre, permettant ainsi de fabriquer des particules délicates à une vitesse inégalée.

Le processus inventé par ces chercheurs pour la production de masse de particules de formes uniques, plus petites que la largeur d’un cheveu humain, rappelle une ligne d’assemblage. Le processus, nommé CLIP en rouleau ou r2rCLIP, automatise la fabrication de particules, permettant des taux de fabrication sans précédent pouvant atteindre un million de particules par jour.

Cette automatisation représente une avancée significative par rapport aux méthodes précédentes, qui nécessitaient un traitement manuel lent et laborieux des particules imprimées.

Un équilibre entre résolution et vitesse

Les chercheurs ont dû naviguer un équilibre précis entre la résolution et la vitesse d’impression. Leur approche est distinctement capable de produire des sorties haute résolution tout en préservant le rythme de fabrication nécessaire pour répondre aux volumes de production de particules que les experts considèrent essentiels pour diverses applications. La technique ainsi développée, avec son potentiel d’impact translationnel, doit être adaptable de l’échelle du laboratoire de recherche à celle de la production industrielle.

Les chercheurs espèrent que le processus r2rCLIP sera largement adopté par d’autres chercheurs et l’industrie.

« r2rCLIP est une technologie fondamentale« , a déclaré M. DeSimone. « Mais je crois que nous entrons maintenant dans un monde où l’accent est mis sur les produits 3D eux-mêmes plutôt que sur le processus. Ces processus deviennent clairement précieux et utiles. La question est maintenant de savoir quelles sont les applications à forte valeur ajoutée.« 

Pour leur part, les chercheurs ont déjà expérimenté la production de particules dures et molles, faites de céramiques et d’hydrogels. Les premières pourraient trouver des applications dans la fabrication de microélectronique et les secondes dans l’administration de médicaments dans le corps.

« Il existe un large éventail d’applications, et nous commençons à peine à les explorer« , a déclaré Maria Dulay, chercheuse principale au laboratoire de DeSimone et coauteur de l’article. « C’est assez extraordinaire de voir où nous en sommes avec cette technique.« 

Le logo du laboratoire DeSimone imprimé en 3D, avec une géométrie de boule de bouclier, démontre la capacité du système r2rCLIP à produire des formes complexes, non moulables, avec des caractéristiques à l’échelle du micron. (Crédit photo : DeSimone Research Group, SEM avec l’aimable autorisation de Stanford Nano Shared Facilities)

Article : « Roll-to-roll, high-resolution 3D printing of shape-specific particles » – DOI: doi:10.1038/s41586-024-07061-4