Q&R :Co-impression liquide-solide de systèmes fonctionnels complets

Le professeur Robert MacCurdy et son équipe de l'Université du Colorado à Boulder ont développé et caractérisé une méthode pour imprimer des structures 3D avec l'utilisation simultanée de différents matériaux, y compris des liquides et des solides, pour produire des systèmes fonctionnels complets, pas seulement des composants individuels.

Fiches techniques : Qu'est-ce qui vous a lancé dans ce projet ?

Professeur Robert MacCurdy : J'ai une formation en robotique, et j'ai été vraiment excité au début de mon travail de doctorat, en essayant de réfléchir à des moyens d'automatiser la conception et la fabrication de robots - c'est toujours la motivation centrale de mon travail.

Mon objectif est de développer des outils qui permettent aux concepteurs humains de répondre très rapidement à de nouveaux besoins et de concevoir très rapidement, puis de fabriquer des robots pour ces besoins.

Fiches techniques : Pouvez-vous nous en dire plus sur le processus ?

MacCurdy : En règle générale, toutes les encres à jet d'encre sont déposées sous forme liquide, puis elles sont exposées à la chaleur ou à la lumière et elles se transforment en un solide. Mais si nous incluons également des matériaux qui restent en permanence sous forme liquide, nous pouvons utiliser le liquide comme matériau de support.

Nous avons trois scénarios différents, basés sur les deux matériaux différents que nous envisageons. Si l'un des matériaux est plus flottant que l'autre, ils se sépareront comme l'eau et l'huile. S'il existe des différentiels de tension superficielle entre les deux matériaux, la gouttelette supérieure, qui autrement tomberait à travers la goutte inférieure, serait maintenue sur l'interface par sa tension superficielle.

Et enfin, même si la densité est fausse, et même si la tension superficielle est fausse, si vous pouvez la photopolymériser assez rapidement pour qu'elle passe d'un liquide à un solide alors qu'elle est encore à la surface et que vous avez d'autres gouttelettes adjacentes , ils photopolymérisent également. Ensuite, vous pourriez potentiellement créer des structures physiques qui seraient verrouillées en place et ne continueraient pas à couler à travers le liquide.

Cela nous permet d'imprimer des structures, par exemple des spirales, qu'il serait impossible de nettoyer avec les supports existants. La méthode à jet d'encre nécessite du matériel de support, mais vous devez éventuellement le retirer.

Cependant, les matériaux de support existants sont assez difficiles à retirer des canaux dans le type de structure compliquée en spirale et en forme de capillaire que nous avons créée dans notre laboratoire. Dans notre méthode, parce que le matériau de support est si peu visqueux, il s'écoule facilement de tous les canaux avec un peu d'écoulement de fluide.

Nous imprimons le solide et le liquide en même temps. Ainsi, tout est prêt dès que vous avez lavé le matériel de support.

Fiches techniques : Est-ce que ce sur quoi vous travaillez est en quelque sorte les écrous et boulons de base qui pourraient être utilisés pour construire des choses à l'avenir ?

MacCurdy : C'est vrai - nous voulons ajouter plus de peintures à la palette du peintre. Et le liquide est important car il présente des avantages que le simple fait d'ajouter une couleur différente à un solide n'aiderait pas nécessairement.

Nous allons continuer avec le thème des robots mais explorer et développer les différents types de structures que nous pouvons créer.

Une version modifiée de cette interview a été publiée dans le numéro de juin 2022 de Tech Briefs .