Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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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)
-
Jean-Claude ANDRÉ : Directeur de recherche au CNRS
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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
resolution | 3D printing | volume | non-linearity
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Glossaire
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7. Conclusion
En supprimant la fabrication d’objets couche par couche, la stéréolithographie volumétrique (ou plutôt volumique) produit des objets 3D en tant qu'opération unitaire. Plusieurs méthodes permettant de localiser de l’énergie dans un volume (et non sur une surface) ont ainsi pu être développées : superpositions de champs optiques, concentration de faisceaux, production simultanée de radicaux libres porteurs de chaînes de polymérisation et inhibiteur de cette même polymérisation, exploitation des non-linéarités des cinétiques réactionnelles de polymérisation, etc. Actuellement, la fabrication additive volumique peut produire des pièces complexes à un débit élevé (> 105 mm3 par heure selon Huang, Qin et Wang ) et dans une certaine gamme de matériaux transparents. Il est probable que dans un avenir pas si lointain, cette stéréolithographie particulière, qui reste encore proche de preuves de concept, sera perfectionnée sous de nombreux aspects : matériaux, résolution, numérisation, etc.
La stéréolithographie volumétrique construit des géométries par volumes 3D, elle peut donc disposer d’un débit élevé avec des résines de haute viscosité. En dehors des procédés bi-photoniques simultanés qui peuvent profiter d’une excellente résolution, les autres procédés sont plutôt limités, pour le moment, à une gamme de 80 à 300 µm . Une comparaison provisoire des différentes technologies présentées fait l’objet du tableau 1.
Les technologies présentées ici ont généralement en commun une méthode...
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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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