Une nouvelle technique de polymérisation à deux photons a été développée par des scientifiques de l'université Purdue aux États-Unis. Cette technologie combine intelligemment deux lasers, avec l'aide de la technologie d'impression 3D, dans le cas du laser femtoseconde, la puissance étant réduite de 50 pour cent, pour imprimer une structure 3D complexe à haute résolution. Elle permet de réduire le coût des processus d'impression 3D à haute résolution, élargissant ainsi encore la gamme d'applications. L'article de recherche est publié dans le dernier numéro de la revue Optics Express.
La polymérisation à deux photons est une technologie de fabrication additive avancée qui repose sur l'utilisation de lasers femtosecondes pour imprimer des matériaux en 3D de précision. Bien que cette technologie soit excellente pour créer des microstructures à haute résolution, son coût élevé constitue un obstacle à son utilisation généralisée.
Dans ce contexte, l’équipe a combiné de manière créative un laser relativement peu coûteux qui émet de la lumière visible avec un laser femtoseconde qui émet des impulsions infrarouges, réduisant ainsi la puissance du laser femtoseconde de 50 %. Cette approche innovante réduit efficacement le coût d’impression des pièces individuelles.
La nouvelle méthode combine l'absorption d'un photon unique d'un laser nanoseconde de 532-nanomètre avec l'approche d'absorption à deux photons d'un laser femtoseconde de 800-nanomètre. Pour obtenir l'équilibre optimal entre les deux impressions laser, l'équipe a également construit un nouveau modèle mathématique pour acquérir une compréhension plus approfondie des processus photochimiques impliqués et pour calculer avec précision les effets synergétiques des processus d'excitation à deux photons et à un photon, garantissant ainsi que des résultats d'impression idéaux peuvent toujours être obtenus à des puissances laser femtosecondes inférieures.
Les résultats expérimentaux montrent que pour les structures 2D, la nouvelle méthode réduit la puissance requise par le laser femtoseconde de 80 pour cent ; pour les structures 3D, elle est réduite d’environ 50 pour cent.
L'équipe a déclaré que la technologie d'impression 3D haute résolution a de vastes perspectives d'application, y compris, mais sans s'y limiter, la fabrication d'appareils électroniques 3D, le développement de micro-robots dans le domaine biomédical et la construction de structures ou d'échafaudages 3D pour l'ingénierie tissulaire.
L'impression 3D au laser femtoseconde est une réaction photochimique qui se produit dans un très petit volume pour construire de fines structures 3D. Il s'agit d'une technologie de pointe dans la fabrication additive moderne, mais elle présente des limites en termes de vitesse d'impression et de budget énergétique. Aujourd'hui, l'équipe a franchi la barrière des coûts en imprimant des structures haute résolution à la moitié de la puissance. Plus important encore, cette nouvelle technologie peut également être facilement intégrée aux systèmes d'impression 3D au laser femtoseconde existants, ce qui permet de réaliser plus rapidement des applications dans la biomédecine, la microrobotique, la micro-optique et de nombreux autres domaines.
