L’Université du Wyoming fait progresser les matériaux souples imprimés en 3D

Selon l’Université du Wyoming, Daniel Rau, professeur adjoint en génie mécanique, fait progresser l’impression 3D de matériaux souples grâce à une subvention de la Fondation nationale des sciences (NSF). Cette subvention vise à aider les nouveaux membres du corps professoral à lancer leurs programmes de recherche — en l’occurrence le laboratoire de FA de Rau (RAM Lab) — en finançant les dépenses de recherche et les allocations étudiantes.

Rau, qui s’est joint au département de génie mécanique de l’Université du Wyoming à l’automne 2024, utilisera son financement de 198 932$ pour étudier pourquoi les procédés actuels de FA produisent des « amas déformés » plutôt que des produits stables et fonctionnels lorsqu’il s’agit d’imprimer des élastomères. Son projet de recherche s’intitule « Améliorer l’impression 3D par photopolymérisation en cuve des élastomères souples grâce à une meilleure compréhension de la dynamique des procédés ».

« Ce procédé particulier de FA porte sur une classe unique de matériaux appelés photopolymères. Ce sont des liquides; on les expose à la lumière UV — un peu comme un soleil très puissant — et ils se solidifient », explique Daniel Rau. « Mais nous avons encore beaucoup de questions sur la façon dont cette transition du liquide au solide se produit exactement. Nos matériaux sont très souples, et nous pensons qu’il se passe des choses particulières, alors nous faisons des mesures pour l’étudier. »

Pour mieux comprendre le procédé d’impression, Rau utilisera deux approches inédites : la photorhéologie et la spectroscopie par corrélation de photons X (XPCS), afin d’analyser de manière approfondie l’adhésion des photopolymères pendant leur durcissement. Pour la seconde approche expérimentale, il collabore avec une équipe du Laboratoire national de Brookhaven, situé à Long Island, New York. Rau exploitera le synchrotron de 2,5 kilomètres du laboratoire afin d’accélérer des faisceaux de rayons X sur les matériaux imprimés pour obtenir une compréhension très localisée de ce qui se passe durant le processus de durcissement.

Les connaissances issues de ces expériences permettront à Rau de créer une sorte de « livre de recettes », destiné à orienter les procédés de fabrication des matériaux souples. La mise en œuvre réussie de cette technologie pourrait avoir un impact majeur sur la vie quotidienne, notamment dans l’industrie biomédicale.

« Le potentiel est énorme. Le corps humain est très souple. Il y a beaucoup d’applications où il faut que les matériaux le soient aussi, que ce soit pour des implants ou des appareils portables,”précise Rau. « Ou encore, disons que vous voulez une paire de chaussures de course plus confortables. Disons que vous voulez un casque de football plus performant contre les commotions. Grâce à l’impression 3D, nous pouvons créer des géométries complexes et des structures qui absorbent une partie des chocs. Entre ce que permet l’impression 3D et ce que permet le matériau, nous pensons pouvoir obtenir un rendement exceptionnel. C’est là que réside, selon moi, le potentiel transformateur. ».