Des chercheurs de la Vanderbilt University, située à Nashville dans le Tennessee, ont développé une technique permettant à l’or de briller à l’intérieur des pièces imprimées en 3D pour mettre en évidence d’éventuels défauts.
« C’est l’une des premières applications utilisant l’or pour la détection des défauts. Nous sommes en mesure d’inspecter et de détecter les défauts qui ne sont pas visibles à l’œil nu en utilisant les propriétés optiques des nanoparticules d’or incorporées, soutient Cole Brubaker, étudiant diplômé en génie civil. C’est une étape très critique que d’être capable de dire : » Nous avons un défaut. C’est ici » ».
L’équipe de recherche a utilisé des minuscules particules d’or, qui apparaissent sous une couleur marron foncé. Les nanoparticules sont environ 100 000 fois plus minces qu’un cheveu humain, mais elles pourraient résoudre un problème majeur de fabrication.
« Les matériaux imprimés en 3D sont de plus en plus courants dans notre vie quotidienne, des biens de consommation et des produits de toutes sortes sont imprimées en 3D », remarque Kane Jennings, professeur de génie chimique et biomoléculaire, à la Vanderbilt University. Mais il peut y avoir des problèmes dans le traitement des documents imprimés en 3D. De petits défauts ou des couches d’impression manquantes peuvent apparaître. Ces défauts peuvent compromettre et affaiblir l’intégrité structurelle des produits imprimés en 3D, provoquant possiblement une défaillance ».
Au cours de leurs travaux, les chercheurs ont décidé d’incorporer de l’or à l’intérieur du matériel d’impression pour voir s’il pourrait aider à signaler ces défauts. Cet or « est similaire à l’or d’une bague, mais il a des propriétés optiques très uniques qui ne se dégradent pas avec le temps », précise Cole Brubaker.
Ce procédé innovant consiste à mélanger les nanoparticules d’or avec un polymère plastique dissous, en le dispersant dans le milieu. Quand il sèche et durcit, le plastique est extrudé ou pressé dans des filaments de polymère remplis de nanoparticules d’or, ou des tubes minces, qui peuvent ensuite être utilisés dans les imprimantes 3D standard. Une fois qu’une pièce est imprimée, elle entre dans un spectrophotomètre UV-Vis spécial pour qu’on y inspecte les défauts.
« Nous utilisons les propriétés d’absorbance des nanoparticules d’or incorporées, indique Cole Brubaker. Il s’agit de scanner la lumière à travers la surface de l’échantillon et de voir où l’absorbance diminue à l’intérieur, signalant un défaut dans le matériau. Un défaut peut être trouvé avec une seule mesure non destructive. C’est très rapide. Cela ne prend que quelques secondes. Nous n’avons pas à utiliser de grands systèmes de détection qui ont impliquent la pose de capteurs partout sur ou dans la pièce ».
« Il existe d’énormes possibilités pour ce que nous pouvons faire avec cette technologie, proclame Kane Jennings. Nous avons démontré que les pièces imprimées en 3D peuvent auto-signaler les défauts. Nous regardons maintenant la possibilité de faire encore plus avec ces matériaux intelligents ».
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