Un nouveau procédé d#39impression 3D à micro-échelle crée des particules de presque toutes les formes pour des programs en médecine, en fabrication, en recherche et bien plus encore, à un rythme pouvant atteindre 1 million de particules par jour.
Les particules microscopiques imprimées en 3D, si petites qu#39elles ressemblent à de la poussière à l#39œil nu, ont des purposes dans l#39administration de médicaments et de vaccins, la microélectronique, la microfluidique et les abrasifs pour la fabrication complexe. Cependant, la nécessité d’une coordination précise entre l’apport de lumière, le mouvement de la scène et les propriétés de la résine rend difficile la fabrication évolutive de telles particules microscopiques personnalisées. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Stanford ont introduit une technique de traitement additionally efficace, capable d’imprimer jusqu’à 1 million de particules microscopiques hautement détaillées et personnalisables par jour.
« Nous pouvons désormais créer des formes beaucoup in addition complexes jusqu#39à l#39échelle microscopique, à des vitesses qui n#39ont jamais été démontrées auparavant pour la fabrication de particules, et à partir d#39une big gamme de matériaux », a déclaré Jason Kronenfeld, doctorant au laboratoire DeSimone à Stanford et auteur principal de l#39article qui détaille ce processus, publié aujourd#39hui dans Character.
Ce travail s#39appuie sur une system d#39impact connue sous le nom de creation continue on d#39interface liquide, ou CLIP, introduite en 2015 par DeSimone et ses collègues. CLIP utilise la lumière UV, projetée en tranches, pour durcir rapidement la résine et lui donner la forme souhaitée. La strategy repose sur une fenêtre perméable à l’oxygène au-dessus du projecteur de lumière UV. Cela crée une « zone morte » qui empêche la résine liquide de durcir et de coller à la fenêtre. En conséquence, les détails délicats peuvent être durcis sans déchirer chaque couche d#39une fenêtre, ce qui conduit à une effect de particules moreover rapide.
« Utiliser la lumière pour fabriquer des objets sans moules ouvre un tout nouvel horizon dans le monde des particules », a déclaré Joseph DeSimone, professeur Sanjiv Sam Gambhir en médecine translationnelle à Stanford Medication et auteur correspondant de l#39posting. « Et nous pensons que le faire de manière évolutive ouvre la voie à des opportunités d#39utilisation de ces particules pour piloter les industries du futur. Nous sommes enthousiasmés par les conséquences que cela peut apporter et par les domaines dans lesquels d#39autres peuvent utiliser ces idées pour faire avancer leurs propres aspirations. »
Rouler à rouler
Le procédé inventé par ces chercheurs pour produire en masse des particules de forme exceptional, in addition petites que la largeur d#39un cheveu humain, rappelle une chaîne de montage. Cela start par un film soigneusement tendu puis envoyé à l’imprimante CLIP. Chez l#39imprimeur, des centaines de formes sont imprimées simultanément sur le movie, puis la chaîne d#39assemblage avance pour laver, durcir et retirer les formes – des étapes qui peuvent toutes être personnalisées en fonction de la forme et du matériau impliqués. À la fin, le movie vide est enroulé, donnant à l#39ensemble du processus le nom de CLIP roll-to-roll, ou r2rCLIP. Avant r2rCLIP, un great deal de particules imprimées devait être traité manuellement, un processus lent et laborieux. L#39automatisation de r2rCLIP permet désormais des taux de fabrication sans précédent allant jusqu#39à 1 million de particules par jour.
Si cela ressemble à une forme familière de fabrication, c’est intentionnel.
« Vous n#39achetez pas des choses que vous ne pouvez pas fabriquer », a déclaré DeSimone, qui est également professeur de génie chimique à l#39École d#39ingénierie. « Les outils que la plupart des chercheurs utilisent sont des outils pour créer des prototypes et des bancs d#39essai, ainsi que pour prouver des factors importants. Mon laboratoire fait de la science de la fabrication translationnelle – nous développons des outils qui permettent une mise à l#39échelle. C#39est l#39un des meilleurs exemples de ce que cette orientation signifie pour nous. »
Il existe des compromis dans l’impression 3D entre la résolution et la vitesse. Par exemple, d’autres procédés d’impression 3D peuvent imprimer beaucoup furthermore petits – à l’échelle nanométrique – mais sont moreover lents. Et bien sûr, l’impression 3D macroscopique a déjà pris pied (littéralement) dans la fabrication de masse, sous la forme de chaussures, d’articles ménagers, de pièces de machines, de casques de football, de prothèses dentaires, d’appareils auditifs, etc. Ce travail aborde les opportunités entre ces mondes.
« Nous naviguons dans un équilibre précis entre vitesse et résolution », a déclaré Kronenfeld. « Notre approche est distinctement capable de produire des résultats à haute résolution tout en préservant le rythme de fabrication requis pour répondre aux volumes de generation de particules que les professionals considèrent comme essentiels pour diverses programs. Les approaches ayant un potentiel d#39effects translationnel doivent être raisonnablement adaptables de l#39échelle du laboratoire de recherche à celle de output industrielle. »
Dur et doux
Les chercheurs espèrent que le processus r2rCLIP sera largement adopté par d’autres chercheurs et l’industrie. Au-delà de cela, DeSimone estime que l’impression 3D en tant que domaine évolue rapidement au-delà des questions sur le processus et vers des ambitions sur les possibilités.
« r2rCLIP est une technologie fondamentale », a déclaré DeSimone. « Mais je crois que nous entrons désormais dans un monde axé davantage sur les produits 3D eux-mêmes que sur les processus. Ces processus deviennent clairement précieux et utiles. Et maintenant la problem est : quelles sont les programs à forte valeur ajoutée ? »
De leur côté, les chercheurs ont déjà expérimenté la creation de particules dures et molles, constituées de céramiques et d#39hydrogels. Le premier pourrait voir des purposes dans la fabrication de produits microélectroniques et le 2nd dans l’administration de médicaments dans le corps.
« Il existe un massive éventail d#39apps et nous commençons tout juste à les explorer », a déclaré Maria Dulay, chercheuse scientifique principale au laboratoire DeSimone et co-auteur de l#39post. « C#39est assez extraordinaire, là où nous en sommes avec cette strategy. »
