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Brèves de l’impression 3D, 29 septembre 2021 : recherche, moules et ponts – 3DPrint.com

Rédigé par Dvd3d

Nous commençons par des recherches approfondies dans les brèves d’impression 3D d’aujourd’hui, car des scientifiques de l’Université nationale de Pusan ​​impriment en 4D des polymères sensibles à l’humidité et des composants imprimés en 3D contribuent à améliorer les performances d’un réacteur électrochimique. Les astronomes impriment en 3D des crèches stellaires portables, et nous ne parlons pas du genre où votre bébé s’endort. La technologie AM hybride est utilisée pour fabriquer des moules remplis de fibres de carbone pour un projet automobile, et enfin, un pont imprimé en 3D de 21 mètres de long a été dévoilé en Chine.

Impression 4D de polymères sensibles à l’humidité

Comparaison de la capacité de fixation de forme lorsque la source d’humidification a été retirée (a) à l’intérieur d’une chambre humide (~ 70 % RH) et (b) à l’extérieur d’une chambre humide (~ 20 % RH).

Les innovations telles que les capteurs, les textiles intelligents, les robots souples et l’architecture sensible aux intempéries sont généralement basées sur des matériaux qui répondent aux stimuli externes, tels que la lumière, la température et l’humidité, en changeant de forme. Les polymères légèrement réticulés à base de cristaux liquides (LC), ou élastomères LC (LCE), ont cette capacité d’actionnement, mais la plupart ne réagissent pas aux changements d’humidité, ou s’ils le font, ils sont cassants. Une équipe de scientifiques de Pusan Université nationale en Corée, ont développé une nouvelle classe de LCE intelligents, qui peuvent être imprimés en 3D, sont très déformables et répondent à l’humidité de l’environnement, ce qui les rend imprimés en 4D. Tout d’abord, ils ont préparé de l’encre LC à l’aide d’oligomères LC fonctionnalisés par groupe diméthylamino, qui ont ensuite été imprimés en 3D, à l’aide de la technologie d’écriture à l’encre directe assistée par UV, dans une variété de géométries. Enfin, une solution acide a été utilisée pour activer les surfaces LCE imprimées en 3D, et les nouveaux LCE sensibles à l’humidité qui en résultent peuvent subir des changements de forme programmés et réversibles, tels que la torsion, la flexion et la formation des lettres « P », « N », et toi.’

« Notre LCE ouvre la voie dans la conception de structures complexes sensibles à l’humidité qui peuvent être appliquées à la technologie d’impression 4D. Cela peut être l’une des technologies de matériaux clés qui innove notre avenir pour la révolution industrielle, l’Industrie 4.0 », a expliqué le professeur Suk-kyun Ahn, qui a dirigé l’équipe.

« Le jour n’est pas loin où nous pouvons voir des textiles ou des chaussures intelligents qui peuvent changer spontanément leur respirabilité en réponse aux conditions météorologiques, ou des actionneurs souples qui peuvent fonctionner grâce à l’humidité, sans moteur électrique. »

Vous pouvez en savoir plus en lisant l’étude publiée par l’équipe de Pusan.

L’impression 3D améliore les performances du réacteur électrochimique

Conception de système simplifiée pour les expériences de réduction électrochimique du CO2. (a) Conception du système pour les générations 1 et 2. (b) Conception du système pour les expériences de la génération 3. Les flèches bleues indiquent le sens d’écoulement du catholyte, les flèches rouges indiquent le sens d’écoulement de l’anolyte et les flèches orange indiquent le sens d’écoulement du gaz. Les échantillons de chromatographie en phase gazeuse (GC) sont mesurés en temps réel avec l’expérience. Des échantillons d’électrolyte pour la RMN ont été récupérés à la fin de chaque expérience.

Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory, en collaboration avec l’Université de Stanford et la société pétrolière et gazière Total American Services, ont récemment utilisé l’impression 3D pour améliorer rapidement les performances des réacteurs électrochimiques utilisés pour la conversion du CO2 en produits chimiques, matières premières et sources d’énergie. Les chercheurs collaborateurs travaillent dans le cadre d’un accord de recherche et développement coopératif (CRADA) et ont publié un article prouvant que les composants imprimés en 3D ont permis aux systèmes électrochimiques alimentés en vapeur de produire des rendements plus élevés de matières premières et de carburants, comme l’éthanol et l’éthylène, et d’accélérer considérablement le processus de construction des réacteurs. L’équipe a utilisé la micro-stéréolithographie par projection et d’autres procédés d’impression 3D photochimiques au LLNL pour concevoir et imprimer de nouveaux boîtiers pour les réacteurs, dans le but de trouver de meilleurs moyens de contrôler l’environnement autour du catalyseur. En utilisant la technologie pour optimiser la conception, ils ont pu améliorer le transport de masse global pour acheminer les réactifs vers l’environnement du catalyseur et en retirer les produits, ainsi qu’introduire ce que les chercheurs appellent une «approche de changement de paradigme pour la conception de futurs réacteurs. et repenser la façon dont les réactions chimiques sont effectuées.

« Les choses qui se passent à proximité du catalyseur et leur effet sur les réactions globales sont sous-étudiées, nous avons donc décidé que ce serait notre créneau. La communauté n’avait jamais exploité la puissance de l’impression 3D pour accélérer ce cycle de conception-construction-test. Notre équipe a fait des découvertes très rapides en travaillant avec des catalyseurs quelque peu ordinaires et peu excitants que les gens utilisent depuis longtemps, et grâce à cette compréhension et à ce contrôle de l’environnement local, nous avons pu atteindre des propriétés et des performances record ou presque record. », a expliqué le co-chercheur principal Eric Duoss, un ingénieur de recherche qui dirige le centre de LLNL ou Engineered Materials and Manufacturing.

« Nous avons montré cette première démonstration de ce qui peut être fait avec le CO2 réacteurs, mais l’impact potentiel est bien plus important que cela. Cette approche accélérera la découverte scientifique et le déploiement technologique pour, espérons-le, combler la « vallée de la mort » et voir ces technologies commercialisées à un moment donné. Nos défis climatiques et carbone sont immenses, et ils nécessitent ce genre de solutions créatives et perturbatrices parce que nous n’avons tout simplement pas le temps d’attendre.

Pépinières stellaires portables imprimées en 3D

Ces modèles de pépinière stellaires imprimés en 3D montrent des régions de formation d’étoiles. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Saurabh Mhatre.

L’artiste et astrophysicienne Nia Imara, professeure d’astronomie à l’Université de Californie à Santa Cruz, a combiné ses deux passions pour aider les scientifiques à mieux visualiser les nuages ​​géants de gaz et de poussière qui donnent naissance aux étoiles, également connu sous le nom de pépinière stellaire. Elle et son équipe ont utilisé l’impression 3D haute résolution basée sur des bitmaps pour fabriquer des orbes polis, suffisamment petits pour tenir dans votre main, qui ressemblent à des billes géantes contenant de magnifiques motifs tourbillonnants. Ces modèles de pépinières stellaires imprimés en 3D présentent des motifs issus de simulations de nuages ​​de formation d’étoiles, montrant comment les pépinières sont affectées par différents processus, tels que les champs magnétiques et la turbulence. Une résine opaque a été utilisée pour imprimer les modèles, et l’équipe d’Amara a également imprimé des demi-sphères pour offrir une vue simulée des coupes transversales des pépinières stellaires.

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Dans une déclaration de l’UC Santa Cruz, Imara a expliqué : « Nous voulions un objet interactif pour nous aider à visualiser ces structures où se forment les étoiles afin que nous puissions mieux comprendre les processus physiques.

« Si vous avez quelque chose qui serpente dans l’espace, vous ne réalisez peut-être pas que deux régions sont reliées par la même structure, donc avoir un objet interactif que vous pouvez faire pivoter dans votre main nous permet de détecter ces continuités plus facilement. »

Imara prévoit d’utiliser les modèles imprimés en 3D dans un cours d’astrophysique qu’elle enseignera cet automne. Pour en savoir plus, vous pouvez lire l’article publié ici.

La fabrication hybride aide à la restauration de véhicules personnalisés

Un modèle composite en fibre de carbone (noir) montré à côté d’un moule en polyamide rempli de fibre de carbone (vert) imprimé en 3D à l’aide de la nouvelle machine d’impression/fraisage 3D hybride de CMS.

En juin, le spécialiste de l’usinage multi-axes CMS SpA, basé en Italie et aux États-Unis, a présenté son imprimante 3D composite hybride grand format Kreator et sa fraiseuse multi-axes, et a maintenant annoncé le premier projet commercial développé avec cette technologie. En collaboration avec la société italienne Bercella Srl, spécialisée dans les grandes structures complexes, CMS utilise le nouveau Kreator hybride pour fabriquer des moules remplis de fibres de carbone pour le projet de restauration de véhicules Restomod Maserati personnalisés de Bercella. CMS a travaillé avec Fraunhofer IWU pour développer le Kreator, qui combine le fraisage avec la fabrication additive grand format (LFAM), et le premier cas d’utilisation a été la refonte de 26 composants de carrosserie, y compris les pare-chocs, la porte, le toit et le capot, pour le Restomod Maserati MV 3200 GTC. À l’aide du CMS Kreator, les composants ont été construits à partir de fibres de carbone préimprégnées, fabriquées à la main sur des moules – imprimées en 3D à partir de PA6 chargé à 40 % de fibres de carbone – puis durcies dans un autoclave. L’objectif ultime est de produire un véhicule de restauration complet en fibre de carbone à partir de moules imprimés en 3D.

« Nous sommes particulièrement fiers de faire partie de ce projet extraordinaire. La durabilité et la flexibilité de la production sont les mots-clés que nous avons partagés avec Franco Bercella il y a des années en parlant des énormes opportunités qu’une solution particulière de fabrication additive pour les grands formats aurait pu apporter au secteur des matériaux composites », a déclaré Giovanni Negri, PDG de CMS SpA. « Le projet Restomod commence à nous faire toucher ces opportunités de première main. »

Un pont imprimé en 3D dévoilé à Chengdu

Enfin, un parc à Chengdu, en Chine, abrite désormais un pont imprimé en 3D de plus de 21 mètres de long. Le pont, imprimé en 3D à partir de matériaux composites polymères au lieu de béton ou de métal, fait en fait partie du plus grand pont Liuyun dans le parc Yimahe de la ville. Ce pont mesure 66,8 mètres de long et la partie imprimée en 3D flexible de 21,58 mètres de long mesure 8 mètres à son point le plus large et 2,68 mètres à son point le plus élevé. Fabriqué à partir de 12 tonnes de polymère ASA et de fibre de verre pour plus de solidité et de résistance aux intempéries, l’équipe de conception de China Southwest Architecture a coopéré avec une équipe d’impression à Shanghai et a utilisé la plus grande imprimante polymère du pays pour construire le pont, qui a été inspiré par le  » forme libre de la Stage Horse River et de la soie dansante. Le système d’impression entièrement automatisé a pris 35 jours pour terminer la partie imprimée en 3D du pont Liuyun.

Cheng Rui, responsable de China Southwest Architecture, a déclaré : « La combinaison de l’impression 3D à l’échelle industrielle avec un pont paysager démontre la faisabilité de la technologie d’impression 3D ultra-large pour des applications futures dans le paysage architectural et les domaines industriels.



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