Stampa 2PP multimateriale: il brevetto LLNL elimina il cambio vasca con due lunghezze d’onda
Le Lawrence Livermore National Laboratory a déposé un brevet pour un système d'impression par polymérisation à deux photons qui permet de faire varier les propriétés du matériau sans interrompre le processus. La technologie utilise deux lasers avec des longueurs d'onde différentes pour activer sélectivement des chimies différentes dans la même résine.
- Deux lasers coaxiaux (1045 nm et accordable) focalisés au même point
- Une résine avec deux systèmes chimiques : acrylique et époxy
- Sélection optique du matériau, non mécanique
- Propriétés variables : densité, porosité, module élastique, indice de réfraction
Comment fonctionne le système à double longueur d'onde
Le brevet décrit une approche radicalement différente de l'impression multimatériau : la sélection se fait en modifiant la lumière, non en changeant de résine.
La demande de brevet US20260249547A1, publiée le 27 août 2026, décrit un système dans lequel deux faisceaux laser sont alignés coaxialement et focalisés pratiquement au même point. Le premier faisceau fonctionne à 1045 nm avec une longueur d'onde fixe. Le second est accordable.
La résine contient simultanément un système acrylique et un système époxy. Il ne s'agit pas de deux matériaux séparés, mais d'un mélange unique où les deux chimies coexistent dans la même cuve.
La sélectivité découle de la réponse photochimique différenciée. À 1045 nm, seule la chimie acrylique est essentiellement activée. Autour de 700 nm, le système acrylique et le système époxy sont tous deux activés.
Multimatérialité par photochimie, non par substitution
Ce n'est pas de l'impression multimatériau au sens traditionnel : c'est un contrôle local des propriétés par photochimie sélective.
Après l'impression, l'époxy non réagi peut être éliminé pendant le post-traitement. La région exposée à 700 nm reste plus pleine et dense. Celle produite uniquement à 1045 nm conserve une porosité plus élevée.
Le résultat est une structure microscopique aux propriétés variables localement : densité, porosité, module élastique, indice de réfraction ou mouillabilité peuvent être modifiés sans interrompre l'impression.
La “ multimatérialité ” ici ne signifie pas alterner deux résines séparées comme avec une double extrudeuse FFF. C'est une forme de contrôle des propriétés par la sélectivité photochimique, non par le changement physique de matériau.
Les inventeurs et le contexte du brevet
La demande a été déposée par Lawrence Livermore National Security LLC, société qui gère le LLNL pour le Department of Energy.
Les inventeurs indiqués sont Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho et Xiaoxing Xia. La demande a été déposée le 27 février 2025 sous le numéro US19/065702.
Le Lawrence Livermore National Laboratory travaille depuis des années sur l'impression 2PP et sur les technologies de fabrication additive à haute résolution. Ce brevet représente une évolution significative vers l'impression de microstructures complexes sans interruptions de processus.
Implications pour la fabrication additive
L'élimination du changement de cuve pourrait accélérer la production de composants micrométriques aux propriétés graduées.
La polymérisation à deux photons est une technologie d'impression 3D à résolution sub-micrométrique. Jusqu'à aujourd'hui, produire des structures aux propriétés variables nécessitait de remplacer la résine, de laver le composant ou de le déplacer entre différentes cuves.
L’approche LLNL transforme cette limitation mécanique en un choix optique. En modifiant la longueur d’onde, on décide quelles réactions activer dans le même volume de résine.
Cela pourrait ouvrir des applications en microfluidique, en optique intégrée, dans les échafaudages biomédicaux et les composants à gradients fonctionnels contrôlés à l’échelle micrométrique.
| Longueur d’onde | Système activé | Résultat |
|---|---|---|
| 1045 nm | Acrylique uniquement | Structure poreuse |
| ~700 nm | Acrylique + époxy | Structure dense |
Le brevet est encore en cours d'examen. S'il est accordé, il pourrait constituer une référence pour le développement de systèmes 2PP multimatériaux de nouvelle génération.
article écrit à l'aide de systèmes d'intelligence artificielle
Questions & Réponses
Comment fonctionne le système d'impression 2PP multimatériau du brevet LLNL ?
Le système utilise deux lasers coaxiaux focalisés sur le même point pour activer sélectivement différentes chimies dans la même résine. Un laser à 1045 nm active uniquement la composante acrylique, tandis qu'un laser accordable autour de 700 nm active à la fois l'acrylique et l'époxy.
Quels matériaux contient la résine utilisée dans le procédé LLNL ?
La résine est un mélange unique contenant simultanément un système chimique acrylique et un système époxy. Il ne s'agit pas de deux matériaux séparés, mais d'une seule solution où les deux chimies coexistent dans le même bac.
Quelles propriétés du matériau peuvent être modifiées avec cette technologie ?
Il est possible de varier localement la densité, la porosité, le module élastique, l'indice de réfraction et la mouillabilité sans interrompre le processus d'impression. La sélection optique permet de créer des régions plus denses ou plus poreuses en contrôlant la longueur d'onde.
En quoi cette impression multimatériau diffère-t-elle des méthodes traditionnelles ?
Contrairement aux systèmes traditionnels qui changent physiquement la résine ou utilisent une double extrusion, ici la sélection s'effectue en modifiant la lumière et non le matériau. Cela élimine la nécessité d'interrompre l'impression pour changer de bac ou de buse.
Qui sont les inventeurs du brevet US20260249547A1 déposé par LLNL ?
Les inventeurs mentionnés dans le brevet sont Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho et Xiaoxing Xia. La demande a été déposée par Lawrence Livermore National Security LLC pour le compte du Department of Energy.
