Impression 3D de verre de silice par fabrication additive volumétrique laser (micro-CAL)

Les techniques traditionnelles de verrerie sont coûteuses et lentes ; l'impression 3D de verre donne souvent des textures rugueuses, impropres aux lentilles lisses. Grâce à une nouvelle approche de fabrication additive volumétrique (VAM) par laser — technologie d'impression 3D quasi instantanée — des chercheurs du LLNL et de l'UC Berkeley ont démontré l'impression 3D d'objets microscopiques en verre de silice, vers des optiques sans couches, délicates, construites en secondes ou minutes.

« Le réplicateur » : tomographie axiale calculée (CAL)

Surnommée « le réplicateur » (clin d'œil à Star Trek), la technologie CAL développée par LLNL et UC Berkeley s'inspire de l'imagerie par tomodensitométrie (CT). CAL calcule des projections sous de nombreux angles à travers un modèle numérique de l'objet cible, les optimise informatiquement, puis les projette dans un volume rotatif de résine photosensible via un vidéoprojecteur. Au fil du temps, les motifs lumineux reconstruisent une distribution 3D de dose lumineuse dans le matériau, polymérisant l'objet aux points dépassant un seuil lumineux pendant que la cuve de résine tourne. L'objet complet se matérialise en quelques secondes — bien plus vite que l'impression couche par couche — puis la cuve est vidée pour récupérer la pièce.

Micro-CAL + résine nanocomposite verre = résultats frappants

En combinant micro-CAL (version microscopique utilisant un laser au lieu de LED) avec une résine nanocomposite verre développée par Glassomer (Allemagne) et l'Université de Fribourg, les chercheurs de UC Berkeley ont produit des objets en verre à microstructure complexe et robuste, avec rugosité de surface de seulement 6 nm et détails jusqu'à 50 µm.

« Le procédé micro-CAL, qui délivre une dose lumineuse plus élevée et polymérise plus vite à plus haute résolution, combiné aux résines nanocomposites caractérisées au LLNL, formaient un "couple parfait", créant des résultats frappants sur la résistance des objets imprimés », explique Hayden Taylor, professeur associé de génie mécanique à UC Berkeley et investigateur principal.

Résistance mécanique supérieure et applications concrètes

Comparé à l'impression couche par couche conventionnelle, le verre micro-CAL présente des charges de rupture plus étroitement groupées — plus de confiance dans la tenue mécanique. Les applications réelles incluent : micro-optique pour caméras haute qualité, électronique grand public, imagerie biomédicale, capteurs chimiques, casques VR, microscopes avancés, microfluidique 3D complexe (lab-on-a-chip pour diagnostics médicaux), études fondamentales, nanofabrication, criblage médicamenteux.