Impression 3D : ils "cultivent" du métal 20 fois plus résistant grâce à un gel.

L'impression 3D de métal a toujours été le parent pauvre de la fabrication additive : coûteuse, complexe et produisant des pièces souvent poreuses et fragiles. Mais cette époque pourrait être révolue. Des scientifiques de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) viennent de dévoiler une méthode radicalement nouvelle, qui inverse le processus : au lieu d'imprimer directement le métal, ils impriment un moule en gel dans lequel ils le font littéralement "pousser". Le résultat est spectaculaire.

Comment peut-on "faire pousser" du métal dans un gel ?

L'astuce est aussi élégante que puissante. Le processus commence avec une technique d'impression 3D standard et accessible, la photopolymérisation en cuve. Les chercheurs impriment la forme souhaitée non pas avec un matériau de construction, mais avec un simple hydrogel, une sorte de gelée à base d'eau.

Ce "squelette" de gel est ensuite plongé dans un bain de sels métalliques. Par un processus d'infusion et de précipitation répété plusieurs fois, des nanoparticules métalliques viennent progressivement se fixer et "grandir" à l'intérieur de la structure du gel, jusqu'à la remplir complètement. Une fois cette étape terminée, un simple passage au four permet de brûler l'hydrogel et de souder les nanoparticules entre elles, révélant un objet final en métal ou en céramique, solide et dense.

Quels sont les avantages par rapport à l'impression 3D métallique classique ?

Les résultats, publiés dans la revue Advanced Materials, sont sans appel. Les pièces obtenues sont jusqu'à vingt fois plus résistantes que celles produites par les méthodes de conversion traditionnelles. Mais le véritable exploit réside dans la maîtrise de la déformation.

L'un des plus grands fléaux de l'impression 3D métallique est le rétrécissement massif (jusqu'à 90 %) qui se produit lors du refroidissement, entraînant des déformations qui rendent la pièce inutilisable. Avec cette nouvelle méthode, le rétrécissement est réduit à seulement 20 %, et surtout, il se fait de manière homogène, sans aucune déformation. Les chercheurs ont ainsi pu créer des engrenages plats et des stents tubulaires parfaitement conformes au modèle initial.

Quelles sont les applications possibles de cette technologie ?

Cette percée ouvre la voie à la fabrication de pièces complexes, à la fois légères et ultra-résistantes, pour une fraction du coût des techniques actuelles. Les applications sont immenses, notamment dans les secteurs de pointe :

• Le biomédical, avec la création de stents ou d'implants sur mesure.
• L'énergie, pour fabriquer des capteurs, des catalyseurs ou des composants de batteries aux formes complexes.
• L'aérospatiale et la robotique, où la combinaison de légèreté et de solidité est cruciale.

En choisissant le matériau après l'impression, la méthode offre également une flexibilité inédite. Un même moule en hydrogel peut servir à créer des pièces en fer, en argent, en cuivre ou dans diverses céramiques.

Foire Aux Questions (FAQ)

Qu'est-ce que la photopolymérisation en cuve ?

C'est une technique d'impression 3D qui utilise de la lumière (un laser ou un projecteur UV) pour solidifier, couche par couche, une résine liquide photosensible contenue dans une cuve. C'est une méthode très répandue, connue pour sa grande précision.

Cette nouvelle méthode est-elle rapide ?

Non, c'est actuellement son principal inconvénient. Les cycles répétés d'infusion et de précipitation rendent le processus plus long que les autres techniques. Cependant, les chercheurs travaillent déjà à l'automatisation du processus à l'aide d'un robot pour réduire considérablement le temps de fabrication.

Peut-on utiliser n'importe quel métal ?

Théoriquement, oui. L'un des grands avantages de cette méthode est que le choix du matériau se fait après l'impression. Les chercheurs ont déjà validé le processus avec du fer, de l'argent, du cuivre et une céramique (hexaferrite de strontium). La technique peut être adaptée à une grande variété de sels métalliques.