L’impression 3D holographique pourrait révolutionner diverses industries, selon des chercheurs de l’Université Concordia

Des chercheurs de l’Université Concordia ont mis au point une nouvelle méthode d’impression tridimensionnelle (3D) recourant à des hologrammes acoustiques. Selon eux, cette méthode est plus rapide et permet de fabriquer des objets plus complexes que les techniques existantes.

Le procédé, appelé impression sonore directe holographique, est détaillé dans la revue Nature Communications. Il s’appuie sur une méthode introduite en 2022 qui décrit comment les réactions sonochimiques dans les régions de cavitation microscopiques – de minuscules bulles – produisent des températures et des pressions extrêmement élevées durant des trillionièmes de seconde afin de durcir la résine et de créer des motifs complexes.

En intégrant cette technique à des hologrammes acoustiques contenant des images en coupe d’un motif particulier, la polymérisation s’effectue désormais beaucoup plus rapidement. Elle permet en effet de créer des objets simultanément plutôt que voxel par voxel.

Afin de conserver la fidélité de l’image souhaitée, l’hologramme demeure immobile dans le matériau d’impression. La plateforme d’impression est fixée à un bras robotisé qui la déplace en fonction d’un modèle préprogrammé conçu par un algorithme qui forme l’objet achevé.

Muthukumaran Packirisamy, le professeur du Département de génie mécanique, industriel et aérospatial qui a dirigé le projet, estime qu’on peut ainsi obtenir une vitesse d’impression jusqu’à 20 fois plus rapide tout en consommant moins d’énergie.

« Nous pouvons également modifier l’image pendant que l’opération est en cours, explique-t-il. Nous pouvons changer les formes, combiner plusieurs mouvements et modifier les matériaux imprimés. Nous pouvons produire une structure complexe en contrôlant la vitesse d’avance si nous optimisons les paramètres pour créer les structures requises. »

Un bond technologique

Selon les chercheurs, le contrôle précis des hologrammes acoustiques permet de stocker les informations relatives à plusieurs images dans un seul hologramme. Cela signifie que plusieurs objets peuvent être imprimés en même temps à différents endroits depuis le même espace d’impression.

L’holographie acoustique constitue par conséquent un tremplin pour l’innovation dans de nombreux domaines : elle peut servir à concevoir des structures tissulaires complexes, des systèmes d’administration localisée de médicaments et de cellules ainsi que des techniques avancées de génie tissulaire. Parmi les applications concrètes, citons la création de nouvelles formes de greffes de peau susceptibles de favoriser la cicatrisation et l’amélioration de l’administration de médicaments dans le cadre de thérapies nécessitant des agents thérapeutiques particuliers sur des sites précis.

Muthukumaran Packirisamy ajoute que, comme les ondes sonores peuvent pénétrer les surfaces opaques, l’impression sonore directe holographique permet d’imprimer à l’intérieur d’un corps ou derrière un matériau solide. Cette possibilité peut s’avérer utile pour réparer des organes endommagés ou des pièces délicates situées à l’intérieur d’un avion.

Le chercheur croit que cette technologie pourrait bouleverser les paradigmes existants. Il la compare à l’évolution de la technologie d’impression 3D basée sur la lumière, qui est passée de la stéréolithographie, dans laquelle un laser est utilisé pour durcir un seul point de résine en un objet solide, au traitement numérique de la lumière, qui durcit des couches entières de résine simultanément.

« Vous pouvez imaginer les possibilités, conclut-il. Nous pouvons imprimer derrière des objets opaques, par exemple derrière un mur, dans un tube ou à l’intérieur du corps. La technique et les appareils que nous utilisons ont d’ailleurs déjà été approuvés aux fins d’applications médicales. »

Lisez l’article cité (en anglais seulement) : “Holographic direct sound printing.”