Impression 3D holographique – L’avenir de l’industrie

Les procédés de fabrication additive continuent de bénéficier de l’innovation. Cette semaine, un groupe de chercheurs de Concordia a présenté une méthode d’utilisation d’hologrammes pour imprimer en 3D des conceptions complexes et bien plus encore.

3D printing continues to benefit from innovation. This week, researchers from Concordia introduced a method of using holograms to 3D print intricate designs and more. Their holographic 3D printing method is seen by many as a solution to many of the current techniques' shortfalls. Here's everything you need to know about holographic 3D printing and why it's the future of the industry.

L’impression 3D continue de bénéficier de l’innovation. Cette semaine, des chercheurs de Concordia ont présenté une méthode d’utilisation d’hologrammes pour imprimer en 3D des conceptions complexes et bien plus encore. Leur méthode d’impression holographique 3D est considérée par beaucoup comme une solution à bon nombre des lacunes des techniques actuelles. Voici tout ce que vous devez savoir sur l’impression 3D holographique et pourquoi c’est l’avenir de l’industrie.

The 3D printing sector has seen explosive growth over the last decade across all metrics, including users, tech, material science, and methods. The most popular forms of 3D printing still rely on heat and lasers to mold the material into the desired shape. While this strategy has proven effective, it still leaves much to be desired by users.

Le secteur de l’impression 3D a connu une croissance explosive au cours de la dernière décennie dans tous les domaines, notamment les utilisateurs, la technologie, la science des matériaux et les méthodes. Les formes d’impression 3D les plus populaires reposent toujours sur la chaleur et les lasers pour mouler le matériau dans la forme souhaitée. Si cette stratégie s’est avérée efficace, elle laisse encore beaucoup à désirer de la part des utilisateurs.

Direct Sound Printing (DSP)

Impression sonore directe (DSP)

In 2022, a method of 3D printing using sound waves was introduced to the market. This strategy leverages sound waves to harden print material into a desired shape. Sound Waves are used to create cavitation, which occurs whenever the static pressure drops below vapor pressure in a liquid. This state creates milliseconds of high pressure and heat. This heat is used to harden 3D printed materials quickly.

En 2022, une méthode d’impression 3D utilisant des ondes sonores a été introduite sur le marché. Cette stratégie exploite les ondes sonores pour durcir le matériau d’impression dans la forme souhaitée. Les ondes sonores sont utilisées pour créer une cavitation, qui se produit chaque fois que la pression statique descend en dessous de la pression de vapeur dans un liquide. Cet état crée des millisecondes de haute pression et de chaleur. Cette chaleur est utilisée pour durcir rapidement les matériaux imprimés en 3D.

Holographic Direct Sound Printing (HDSP)

Impression sonore directe holographique (HDSP)

Researchers proposed an upgrade to the current DSP method in a recent article published in the journal Nature Communications called Holographic Direct Sound Printing (HDSP). This new approach utilizes acoustic holograms to improve the process. The hologram uses specially patterned acoustic waves that induce cavitation bubbles at specific locations.

Les chercheurs ont proposé une mise à niveau de la méthode DSP actuelle dans un article récent publié dans la revue Nature Communications intitulé Holographic Direct Sound Printing (HDSP). Cette nouvelle approche utilise des hologrammes acoustiques pour améliorer le processus. L'hologramme utilise des ondes acoustiques spécialement structurées qui induisent des bulles de cavitation à des endroits spécifiques.

The chemically activated acoustic cavitation bubbles provide real-time on-demand regional polymerization, enabling researchers to print using sound more effectively and with more detail. According to the study, the printing process allows engineers to examine and store cross-sectional images of desired prints, enhancing design capabilities and enabling researchers to improve internal structuring.

Les bulles de cavitation acoustique activées chimiquement assurent une polymérisation régionale à la demande en temps réel, permettant aux chercheurs d'imprimer en utilisant le son plus efficacement et avec plus de détails. Selon l'étude, le processus d'impression permet aux ingénieurs d'examiner et de stocker des images transversales des impressions souhaitées, améliorant ainsi les capacités de conception et permettant aux chercheurs d'améliorer la structuration interne.

HDSP Printer

Imprimante HDSP

The HDSP printer is set up in a manner that is reversed to many of its predecessors. Rather than the printing arm moving, a motorized platform moves the material within the stationary holographic image. The system utilizes pre-programmed patterns based on advanced algorithms to navigate the robotic arm around the holographic image, enabling the sonochemical reactions to occur and harden the print.

L'imprimante HDSP est configurée d'une manière inversée par rapport à bon nombre de ses prédécesseurs. Plutôt que le bras d’impression bouge, une plate-forme motorisée déplace le matériau dans l’image holographique stationnaire. Le système utilise des modèles préprogrammés basés sur des algorithmes avancés pour faire naviguer le bras robotique autour de l'image holographique, permettant ainsi aux réactions sonochimiques de se produire et de durcir l'impression.

Holographic 3D Printing Test

Test d'impression 3D holographique

The research paper delves into some of the testing methods used to qualify the new additive manufacturing process. Researchers conducted a series of sono-chemiluminescence and high-speed imaging experiments to gauge the capabilities and performance of the HDSP. Specifically, key details were tracked including a detailed account of the polymerization process, tuning effects, robotic movements, and software computations.

Le document de recherche se penche sur certaines des méthodes de test utilisées pour qualifier le nouveau processus de fabrication additive. Les chercheurs ont mené une série d’expériences de sono-chimiluminescence et d’imagerie à grande vitesse pour évaluer les capacités et les performances du HDSP. Plus précisément, des détails clés ont été suivis, notamment un compte rendu détaillé du processus de polymérisation, des effets de réglage, des mouvements robotiques et des calculs logiciels.

Holographic 3D Printing Results

Résultats de l'impression 3D holographique

The results of the study are game-changing. For one, the researchers noticed that there was a direct correlation between feed rate and their ability to make alterations to complex prints. As such, the team integrated advanced software algorithms to optimize parameters based on the needs of each print. This maneuver resulted in highly accurate printed structures that could outperform previous designs.

Les résultats de l’étude changent la donne. D’une part, les chercheurs ont remarqué qu’il existait une corrélation directe entre la vitesse d’avance et leur capacité à apporter des modifications à des impressions complexes. À ce titre, l’équipe a intégré des algorithmes logiciels avancés pour optimiser les paramètres en fonction des besoins de chaque impression. Cette manœuvre a abouti à des structures imprimées très précises qui pourraient surpasser les conceptions précédentes.

The team went on to research the HDSP's ability to print across a variety of different materials. They also tested the effects of the holograms on the process under different levels of intensity, design, and placement. Lastly, they examined how different structures, such as porosity and materials, affect the tuning process.

L'équipe a ensuite étudié la capacité du HDSP à imprimer sur une variété de matériaux différents. Ils ont également testé les effets des hologrammes sur le processus sous différents niveaux d’intensité, de conception et de placement. Enfin, ils ont examiné comment différentes structures, telles que la porosité et les matériaux, affectent le processus de réglage.

Remote Distance Printing (RDP)

Impression à distance (RDP)

The most important breakthrough of this research revolves around remote printing. The engineers found that they could print objects behind walls and other structures using HDSP. This method of internal printing could enable a future where your car parts are printed in place rather than installed. Even more impressive, the same strategy could be used to print organs or repair internal damage in a non-invasive manner.

L’avancée la plus importante de ces recherches concerne l’impression à distance. Les ingénieurs ont découvert qu'ils pouvaient imprimer des objets derrière des murs et d'autres structures en utilisant HDSP. Cette méthode d'impression interne pourrait permettre un avenir dans lequel les pièces de votre voiture seraient imprimées sur place plutôt qu'installées. Plus impressionnant encore, la même stratégie pourrait être utilisée pour imprimer des organes ou réparer des dommages internes de manière non invasive.

Benefits of Holographic 3D Printing

Avantages de l'impression 3D holographique

The researchers put forth a compelling case as to why HDSP outperforms DSP across nearly every category. For one, it's much faster than the original DSP method, which was limited to a voxel-by-voxel printing strategy. HDSP enables multiple areas to undergo hardening at the same time. The results are that you can print up to 20x faster using DHSP methods.

Les chercheurs ont présenté des arguments convaincants expliquant pourquoi le HDSP surpasse le DSP dans presque toutes les catégories. D'une part, elle est beaucoup plus rapide que la méthode DSP originale, qui se limitait à une stratégie d'impression voxel par voxel. HDSP permet à plusieurs zones de subir un durcissement en même temps. Les résultats sont que vous pouvez imprimer jusqu'à 20 fois plus rapidement en utilisant les méthodes DHSP.

Another benefit that HDSP introduces is the ability to alter images during the printing process. In a traditional method of 3D printing, each layer is applied and hardened, meaning that there's no way to make alterations if the component is already added. HDSP users can alter the hologram, which automatically changes the printing with minimal effort. As such, there's less waste as this approach reduces printing errors.

Un autre avantage introduit par HDSP est la possibilité de modifier les images pendant le processus d'impression. Dans une méthode traditionnelle d'impression 3D, chaque couche est appliquée et durcie, ce qui signifie qu'il n'y a aucun moyen d'apporter des modifications si le composant est déjà ajouté. Les utilisateurs HDSP peuvent modifier l'hologramme, ce qui modifie automatiquement l'impression avec un minimum d'effort. En tant que tel, il y a moins de gaspillage puisque cette approche réduit les erreurs d’impression.

HDSP opens the door for a new level of complexity within the market. This printer can create intricate designs with internals utilizing soundwaves, enabling engineers to develop more effective, lightweight options without sacrificing performance and durability.

HDSP ouvre la porte à un nouveau niveau de complexité sur le marché. Cette imprimante peut créer des conceptions complexes avec des composants internes utilisant des ondes sonores, permettant aux ingénieurs de développer des options plus efficaces et plus légères sans sacrifier les performances et la durabilité.

Another game-changing advantage the HDSP offers is the ability to create objects simultaneously. The system allows you to maximize efforts by combining multiple prints during a single session. The system can accommodate different prints at different locations, maximizing printing space and lowering print times.

Un autre avantage révolutionnaire offert par le HDSP est la possibilité de créer des objets simultanément. Le système vous permet de maximiser les efforts en combinant plusieurs impressions au cours d'une seule session. Le système peut prendre en charge différentes impressions à différents endroits, maximisant ainsi l'espace d'impression et réduisant les temps d'impression.

The

Le