Déformations lors de la polymérisation photochimique
Stéréolithographie par photopolymérisation

Considérons un voxel parapéllipédique placé contre la paroi de la cuve de photopolymérisation, collé à cette paroi, sa déformation se fera au moment où la lumière entraînera la polymérisation sur la partie libre. Comme celle-ci est absorbée selon une loi exponentielle (Beer-Lambert), les éléments supérieurs polymérisent plus vite que ceux qui se trouvent dans les couches profondes et, par suite, se déforment plus rapidement ; c’est ce que montre la figure 27 concernant le principe d’une modélisation de la déformation temporelle d’un voxel, et la figure 28 correspondant aux résultats d’une simulation faisant l’hypothèse d’un retrait de 0,15 en pourcentage illustrant semi-quantitativement le phénomène d’anisotropie du retrait.

Sur cette base, il est possible de faire l’hypothèse que l’on fabrique une poutre horizontale semi-libre à la surface du fluide réactif voxel après voxel (déplacement du faisceau lumineux par pas et non en continu). Comme ces éléments s’attachent les uns aux autres, l’histoire du premier va jouer sur la forme et la position du second, etc. C’est ce que montre la figure 29 illustrant, dans cet exemple caricatural, l’effet du retrait sur la forme d’une poutre (on s’affranchit dans cette simulation des autres aspects physico-chimiques).

Pour pallier cet inconvénient, la première démarche est de rechercher s’il est possible de réduire le retrait volumique lors de la polymérisation induite par de la lumière. On atteint en partie cet objectif en remplaçant les monomères par des oligomères pour lesquels des retraits de quelques pour cent peuvent être obtenus. Toutefois, dans ces conditions, c’est la viscosité qui peut devenir un critère déterminant puisqu’elle joue sur le temps de mise en place des couches. Plusieurs innovations peuvent être engagées avec des résines spéciales (fournies par les fabricants disposant d’un couple retrait-viscosité optimisé) et des méthodes astucieuses de stabilisation des couches de résine ou de réalisation de couches en plusieurs étapes. La première consiste à fabriquer des voxels indépendants (figure 30), d’attendre que chaque voxel « perde sa mémoire », puis de polymériser...