Vers un remplacement des plastiques dans l’impression 3D par des résines durables ?

Les doctorants James Godwin, à gauche, et Kassem Bokhari inspectent un spécimen de test de traction imprimé en 3D. Crédit : Michael Houtz/Penn State. Tous droits réservés.

Une équipe d’ingénieurs agricoles et biologiques de l’Université Penn State travaille sur le développement d’un matériau de résine durable, composé de composants dérivés de l’agriculture, qui pourrait potentiellement remplacer les plastiques utilisés dans l’impression 3D de grand format.

Stephen Chmely, professeur adjoint d’ingénierie agricole et biologique à la Faculté des sciences agricoles et chef de l’équipe du projet, a commenté : « L’objectif à long terme de notre équipe de projet est de développer de nouveaux bioproduits durables à partir de biomasse lignocellulosique – ou matière végétale sèche – qui permettent économiquement une bioéconomie à faible teneur en carbone ».

La stéréolithographie : une technique d’impression 3D

La stéréolithographie est une technique de création d’objets 3D, dans laquelle un faisceau laser mobile contrôlé par ordinateur est utilisé pour construire une structure requise, couche par couche, à partir d’un polymère liquide qui durcit au contact de la lumière laser.

Les chercheurs travaillent à développer des transformations chimiques de matériaux dérivés de plantes, la lignine et la nanocellulose, pour créer des résines stéréolithographiques renouvelables contenant ces biomatériaux et de l’huile de soja.

Lignine et nanocellulose : des matériaux dérivés de plantes

La lignine est un polymère organique complexe présent dans les parois cellulaires de nombreuses plantes, leur conférant une rigidité et une texture ligneuse. La nanocellulose est composée de minuscules particules généralement produites à partir de pâte de bois, bien qu’elle puisse également être préparée à partir de toute source de matériau cellulosique végétal.

Le projet bénéficie d’une subvention de trois ans de 650 000 dollars du National Institute of Food and Agriculture du Département américain de l’Agriculture. Cette subvention soutiendra les efforts de l’équipe pour développer un substitut aux matériaux de résine actuellement disponibles, qui sont coûteux, hautement conçus et composés de mélanges de composants dérivés de la pétrochimie.

En synthèse

L’équipe de chercheurs espère démontrer que les nouvelles résines afficheront une élasticité, une résistance et une résistance thermique accrues par rapport aux résines commerciales disponibles. Les chercheurs évalueront les propriétés des nouveaux matériaux par des investigations spectroscopiques et microscopiques, des tests mécaniques et une analyse thermique.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la stéréolithographie ?

La stéréolithographie est une technique de création d’objets 3D, dans laquelle un faisceau laser mobile contrôlé par ordinateur est utilisé pour construire une structure requise, couche par couche, à partir d’un polymère liquide qui durcit au contact de la lumière laser.

Qu’est-ce que la lignine et la nanocellulose ?

La lignine est un polymère organique complexe présent dans les parois cellulaires de nombreuses plantes, leur conférant une rigidité et une texture ligneuse. La nanocellulose est composée de minuscules particules généralement produites à partir de pâte de bois, bien qu’elle puisse également être préparée à partir de toute source de matériau cellulosique végétal.

Quel est l’objectif de ce projet de recherche ?

L’objectif de ce projet de recherche est de développer un matériau de résine durable, composé de composants dérivés de l’agriculture, qui pourrait potentiellement remplacer les plastiques utilisés dans l’impression 3D de grand format.

Qui finance ce projet de recherche ?

Ce projet bénéficie d’une subvention de trois ans de 650 000 dollars du National Institute of Food and Agriculture (Institut national de l’alimentation et de l’agriculture) du Département américain de l’Agriculture.

Quels sont les impacts potentiels de ce projet ?

Ce projet pourrait avoir des impacts positifs significatifs sur les industries travaillant dans la fabrication additive et le bioraffinage, sur les chercheurs universitaires travaillant dans les domaines de la science des matériaux et de la chimie de la biomasse, et sur les communautés rurales qui fournissent les matières premières pour ces efforts à mesure qu’ils sont intensifiés et déployés.

Université Penn State, National Institute of Food and Agriculture, Département américain de l’Agriculture. Jeffrey Catchmark, professeur de génie agricole et biologique et de bioéthique, est co-chercheur principal de ce projet.

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