Article

1 - VERS LE PRINCIPE DE L’IMPRESSION 3D VOLUMIQUE

2 - PROCÉDÉS D’EXCITATIONS RÉSOLUES DANS L’ESPACE

3 - STÉRÉOLITHOGRAPHIE À DEUX PHOTONS ABSORBÉS SIMULTANÉMENT

4 - STÉRÉOLITHOGRAPHIE À DEUX PHOTONS ABSORBÉS SÉQUENTIELLEMENT

5 - UTILISATION DE LA CINÉTIQUE À SEUIL DE POLYMÉRISATION

6 - VERS UN CINÉMA 3D ? DES STOCKAGES DE DONNÉES ? VOIR AUTREMENT LA 3D VOLUMIQUE ?

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : RE289 v1

Impression 3D « volumique » : du décimètre au µm ?

Auteur(s) : Jean-Claude ANDRÉ

Date de publication : 10 sept. 2021

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Présentation

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RÉSUMÉ

Eviter la mise en place de couches en fabrication additive (stéréolithographie) ou oublier l’introduction de supports de réalisation d’un objet 3D complexe non déformé, c’est ce que fait l’impression 3D « volumique » par apport précis dans le volume de l’énergie « utile » à la transformation souhaitée. Il s’agit d’exploiter des processus non-linéaires, simultanés ou séquentiels, qui, pour la plupart, font intervenir la lumière. Les avantages précités doivent donc être mis en regard avec le besoin de transparence des milieux réactifs classiques en 3D, empêchant par exemple la réalisation d’objets en métal. Cet article présente l’état de l’art, les tendances actuelles avec des limites, et tout le potentiel de cette technologie en devenir (en particulier en termes de résolution spatiale).

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ABSTRACT

3D Printing: From decimeter to µmeter?

To avoid a layer by layer process in additive manufacturing (stereo-lithography) or to forget the introduction of supports for the realization of a complex non-deformed 3D part, this is what "volumetric" 3D printing does by precise contribution in the volume of the energy "useful" to the desired transformation. It is a question of exploiting non-linear, simultaneous or sequential processes, which, for the most part, involve light. The above-mentioned advantages must therefore be set against the need for transparency of classical 3D reactive media, preventing, for example, the realization of metal parts. This papere presents the state of the art, the current trends with limitations, and the potential of this emerging technology (especially in terms of spatial resolution).

Auteur(s)

INTRODUCTION

L’impression 3D s’est développée en 1984 sur un principe d’additivité en jouant sur un couplage matière-énergie simple, avec pour première technologie la stéréolithographie, représentant un procédé de photopolymérisation à un photon. Grâce à ce principe, d’autres procédés ont pu émerger, utilisant des matériaux solides, pâteux, pulvérulents, organiques et/ou minéraux. Or, en 1984, les connaissances scientifiques existaient déjà sur des procédés « à seuil » plus complexes qui auraient pu être exploités. Si, dans ce cas, on pouvait éviter de passer par l’étape d’addition de couches, le choix des matériaux utilisables reste plus critique (et la réalisation de pièces métalliques aurait pu être plus tardive ou rester dans les limbes…).

Avec des critères de transparence, il est possible de réaliser des objets 3D sans passer par l’étape de couches superposées parce qu’on exploite des procédés optiques non linéaires ou chimiques à seuils. C’est sur ces fondements que l’impression 3D « volumique » est née (appelée parfois « volumétrique », sans doute parce qu’en anglais on parle de 3D Volumetric), jetant aux oubliettes le terme de « fabrication additive » classiquement utilisé pour faire la différence avec les fabrications soustractives par enlèvement de matière. La 3D volumique dispose d’un spectre d’application plus limité que les autres technologies 3D, mais permet de réaliser des objets avec des temps machine et de conception plus courts et, dans certains cas, avec une meilleure résolution spatiale. Elle devrait donc s’intégrer dans la panoplie des dispositifs 3D présents sur le marché.

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KEYWORDS

resolution   |   3D printing   |   volume   |   non-linearity

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re289


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ANDRÉ (J.C.), LE MÉHAUTÉ (A.), DE WITTE (O.) -   Dispositif pour réaliser un modèle de pièce industrielle.  -  Brevet français, n° 84 11 241 (1984).

  • (2) - CORBEL (S.), ANDRÉ (J.C.) -   Photo-stéréo-lithographie laser.  -  Polytechnica Ed. (1991).

  • (3) - GÖPPERT-MAYER (M.) -   Historic Article – Elementary processes with two quantum transitions.  -  Annalen für Physik, (Berlin), 18, p. 466-479 (2009).

  • (4) - ADAMSON (A.W.) -   Method and apparatus for generating 3 dimensional patterns.  -  US Patent 3609706 A (1968).

  • (5) - ADELMAN (A.H.), LEWIS (J.D.) -   Method and apparatus for generating 3 dimensional patterns.  -  US Patent 3609707 A (1968).

  • (6) - McGINNISS (V.D.), SCHWERZEL (R.E.) -   Photo-polymerizable...

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