Academic literature on the topic 'Résine photopolymère'

Une étape limitante du procédé de stéréophotolithographie laser est le temps nécessaire pour obtenir une nouvelle couche de résine liquide d'épaisseur uniforme sur toute la surface libre du réacteur ou est construit l'objet. Pour réduire ce temps de façon significative, nous avons imaginé une nouvelle méthode : procéder par apport de matière en déposant la résine sous la forme d'une pluie de gouttelettes. L’objectif de cette étude est de démontrer l'efficacité de cette approche innovante. Un dispositif expérimental a été mis au point pour déterminer la vitesse d'étalement d'une goutte de résine liquide sur son photopolymère solide. L’influence du volume de cette goutte, de la température et du mode de polymérisation de la surface solide a été étudiée. Ceci a permis d'établir un modèle qui décrit les premières secondes du processus d'étalement. La modification de la dynamique de l'étalement, de la tension superficielle et du comportement rhéologique de la résine par l'ajout de tensioactifs a également été étudiée expérimentalement. Nous avons montré que cette approche permet de réduire notablement le temps de formation d'une couche d'épaisseur uniforme. Dans une dernière partie, sont présentées plusieurs technologies permettant d'obtenir cette pluie de gouttes.

Cette thèse est dédiée à l’étude et au développement d’une méthode endoscopique d'impression additive par photo-polymérisation. Le principe de l'endoscopie permet d'imprimer des objets en 3D ou de réparer des pièces endommagées dans un assemblage mécanique dense sans le démonter. La thèse consiste, après étude de l’état de l’art, à proposer des solutions adaptées à la problématique endoscopique, puis modéliser, concevoir, réaliser et valider expérimentalement deux principaux sous-systèmes (photo-polymérisation UV par guide d’image, pulvérisation de résine par conduit tubulaire) qui, une fois synchronisés, permettent l’impression additive par voie endoscopique. Le principe d’impression additive proposé et étudié est inspiré de la méthode de photo-polymérisation en cuve. Une résine liquide est transmise par voie endoscopique et pulvérisée sur la surface d'impression. Suite à cette pulvérisation, un motif UV, structuré par une matrice de micro-miroir de type DMD (Digital Micromirror Device), est transmis par guide d'image et focalisé sur la surface d'impression pour polymériser certaines zones d’une couche de résine liquide. Ces deux étapes sont effectuées plusieurs fois de façon à imprimer des couches superposées pour l’obtention finale d’une pièce en trois dimensions. Un système d'actionnement de la sonde endoscopique (platine de translation non intégrée) permet de maintenir la sonde à une distance de la surface d'impression égale à la distance focale de l’objectif de l’instrument. Dans cette thèse, le système de projection UV endoscopique a été conçu, modélisé, réalisé et testé. La conception et les performances du système optique ont été publiés dans des actes de conférence. Des objets multicouches ont été fabriqués avec une épaisseur de couche de 50 μm, sur une surface d'impression circulaire de 9,54 mm de diamètre. Une méthode d'analyse optique basée sur l'utilisation des fonctions de transfert de modulation (MTF) est utilisée pour tester les performances de l'instrument optique endoscopique et pour caractériser la résolution des pièces imprimées. En exploitant la méthode MTF de façon expérimentale, une chute de la résolution optique due au guide d'image a été estimée à 16 μm par rapport à la valeur obtenue dans le montage expérimental contenant les mêmes composants optiques, à l'exception du guide d'image. La résolution latérale des pièces imprimées est finalement de 50 μm, la limite n’étant pas liée à la résolution latérale du système optique mais à la nature de la résine utilisée. Dans cette thèse, un système de pulvérisation par voie tubulaire a également été dimensionné, réalisé et testé. Un système d'atomisation endoscopique a été mis en place pour permettre un dépôt à distance de la résine sur la surface d'impression. Le choix d’une méthode d'atomisation par air a été adopté. La conception, le contrôle et la réalisation du système d'atomisation sont présentés. Le système de pulvérisation et le système de projection de motifs UV ont été finalement combinés. Des résultats préliminaires d'impression d'objets ont été obtenus et des pièces 3D d'une épaisseur de 0,65 mm ont été imprimées (9 couches). À cause d’un phénomène nommé « overspray » (durant le processus de pulvérisation, la résine atteint la surface d'impression et est poussée sur les côtés par la pression de l’air qui la pulvérise), l'épaisseur des couches n'est pas constante, mais diminue progressivement, le réglage des paramètres de pulvérisation devient alors critique. Différentes perspectives de ce travail de thèse ont été identifiées. Le système de pulvérisation doit encore être optimisé afin de résoudre le problème posé par le phénomène d’overspray. De plus, une pré-étude d’un système de visualisation intégré a été effectuée, qui demande à être approfondie, pour permettre un contrôle de la photo-polymérisation en cours d’impression
This thesis concerns the study and the development of a novel endoscopic 3D printing process based on photo-polymerization. The idea behind endoscopic 3D printing is to print 3D objects or to repair damaged parts in a dense mechanical assembly without disassembling it. The thesis aims, once the state of the art is studied, to propose solutions adapted to the endoscopic problem, then to model, design, realize and experimentally validate the two main subsystems (UV photo-polymerization through an image guide, resin spraying through a tubular pipe) which, once synchronized, provide the additive printing. Inspired by the vat polymerization method, the liquid resin is transmitted endoscopically and sprayed onto the printing surface (spraying system). Then, a UV pattern, structured by a DMD (Digital Micromirror Device), is transmitted through the image guide and focused onto the printing surface to polymerize a layer of liquid resin. These two steps are repeated several times in order to print layers on top of each other to obtain a 3D part. An endoscopic actuation system (non-integrated translation actuator) allows maintaining the probe at a distance from the printing surface equal to the focal length of the objective of the instrument. In this thesis, the endoscopic UV projection system was designed, modeled, implemented and tested. The design and performances of the optical system were presented in two international conferences. Multilayer objects were fabricated with a layer thickness of 50 μm on a circular printing area of 9.54 mm in diameter. An optical analysis method based on the use of the modulation transfer functions (MTF) was used to test the performance of the endoscopic optical system and to characterize the lateral resolution of the printed parts. Using the MTF method experimentally, a drop in optical resolution due to the image guide was estimated as high as 16 μm compared to the value obtained in the experimental setup containing the same optical components except for the image guide. The lateral resolution of the printed parts was finally limited by the resin (50 μm) and not by the resolution of the optical system. An endoscopic atomization system was also studied, implemented and tested. An endoscopic spraying system was implemented to allow a remote deposition of the resin onto the printing surface. The choice of an air atomization method was adopted. The design, control and realization of the atomization system are presented. Finally, the spraying system was combined with the UV pattern projection system. Preliminary results of printing objects were obtained and 3D parts with a thickness of 0.65 mm are printed (nine layers). Due to a phenomenon called "overspray" (during the spraying process, the resin reaches the printing area and is pushed to the sides by the air pressure that sprays it), the thickness of the layers is not constant between them, but gradually decreases, so the adjustment of the spraying parameters becomes critical. The spraying system still needs to be optimized in order to eliminate overspray and to be able to print uniform layers with a specific thickness. In addition, we have been working on a 2D visualization system but the lack of light on the printing surface prevents us from being able to visualize and control the system. In the future, we propose to spray a resin mixed with a fluorescent dye to make it possible to distinguish the polymerized zones from the uncured zones in each layer of the part

Cette thèse avait pour objectif de s'affranchir de deux limitations majeures de la polymérisation amorcée par un rayonnement lumineux: l'inhibition par l'oxygène de la polymérisation de résines acryliques qui a pu être supprimée en opérant en atmosphère de dioxyde de carbone et la présence de zones inaccessibles à la lumière où la résine reste donc liquide. Les systèmes " dual-cure " ont été développés pour résoudre ce problème : la polymérisation radicalaire acrylique amorcée par la lumière a été associée à une réaction thermique, soit de polyaddition entre des isocyanates et des donneurs d'hydrogène, soit de polymérisation thermique des acrylates. Celle-ci a été amorcée par le peroxyde de benzoyle ou par un amorceur redox impliquant soit un couple peroxyde de benzoyle/amine, soit un sel de cérium. Cette dernière solution présente l'avantage de conduire à un durcissement de la résine à température relativement basse (80ʿC)
This PhD work is addressing two major issues encountered by the light-induced polymerization: the inhibitory effect of oxygen on the radical polymerization of acrylic resins, which was sucessfully overcome by working in a carbon dioxide atmosphere, and the lack of cure in the shadow areas which cannot be reached by the light and where the resin remains therefore liquid. Dual-cure systems have been developped by associating to the light- induced polymerization a thermal reaction, either a polyaddition between isocyanates and hydrogen donors, or a thermally induced acrylic polymerization. This last reaction was succesfully induced by using benzoyl peroxide or a redox initiator involving either a benzoyl peroxide/amine system or a cerium salt. Redox polymerization offers the advantage that it can be performed at a relatively low temperature (80ʿC)

Les@pièces fabriquées avec des résines de première génération (telles que la Ciba-Tool XB 5081) sont très fragiles car le photopolymère obtenu présente une élongation à la rupture qui n’est pas de deux pourcent. Nous avons donc étudié des mélanges à base d’urethanes acrylates, afin d’améliorer les propriétés mécaniques, et d’un nouveau diluant réactif développé par la S. N. P. E. , afin d’obtenir une réactivité élevée. En faisant varier la composition, nous avons obtenu une résine de viscosité moyenne, de retrait moyen, présentant une réactivité élevée et qui génère un photopolymère dont l’élongation à la rupture est de vingt pourcent. La déformation des objets fabriqués dans la machine 3D est un problème majeur qui limite la précision des pièces. Afin d’améliorer cette précision, nous avons étudié l’influence des propriétés de la résine sur les déformations des épaulements. Il n’y a aucune corrélation simple entre la viscosité, la tension superficielle, le retrait et le taux de conversion de la résine sur la déformation des épaulements
The@pieces made with a resin of first generation (such as the Ciba-Tool XB 5081), are very brittle because the photopolymer elongation to break was about two percent only. Hence, we have studied reactive mixtures including urethane-acrylate oligomers to improve the mechanical properties and a new reactive diluent developed by S. N. P. E. To assure high reactivity. By testing several ratios, we obtained a resin of twenty percent elongation to break. The curling of a layer cured in the 3D-machine is a major problem limiting the parts accuracy. In order to improve this accuracy, we studied the influence of resin properties on cantilever curling. The is no obvious relation between the viscosity, the interfacial tension, the shrinkage and the conversion ration of the resin on cantilever curling

Les nanostructures photoluminescentes à forte efficacité d’émission présentent un intérêt majeur en nano-optique. En particulier, les boîtes quantiques (BQs) sont d’excellents candidats pour obtenir des sources de photons uniques, lorsqu’elles sont insérées dans des cavités photoniques appropriées. Ainsi, l’intégration de ces nano-émetteurs avec un contrôle spatial parfait constitue un réel défi. Dans cette thèse, nous avons développé un photopolymère greffé sur des BQs de différentes couleurs d’émission, pour la photolithographie 3D à très haute résolution spatiale. Nous avons ainsi fabriqué des nanostructures 1D, 2D et 3D par photopolymérisation à 2 photons (PDP). Une amélioration significative de la résolution a été obtenue grâce à un très fort confinement du volume réactionnel suite à l’ajout des inhibiteurs de radicaux. Le plus petit motif polymère est inférieur à 60 nm, obtenu au sein de structures organisées type « tas de bois » de 350 nm de période. Il s’agit d’un record dans la fabrication 3D par PDP utilisant un seul laser à 780 nm. Nous avons également montré que la présence des BQs améliore significativement la résolution. Des études photochimiques et cinétiques ont été réalisées pour comprendre l’influence des inhibiteurs et des BQs sur la structuration. Finalement, nous avons montré la possibilité d’intégrer nos BQs de manière contrôlée sur des nano-fils d’argent, des guides d’onde, des nano-cubes d’or et des fibres optiques microlentillées. Nos résultats devront stimuler d’autres travaux prometteurs dans le domaine de la nano-optique
Luminescent nanostructures with high emission efficiency and spatial resolution are of great interest for optics and photonics. Specifically in quantum optics, remarked as an attractive candidate for single photon sources, quantum dots (QDs) have shown promising quantum yield and stability. In this issue, the crucial point is to integrate QDs emitters with a spatially controlled manner into optical and plasmonic devices. In this thesis, photopolymer containing QDs with 3 different emission colors have been formulated and used for the fabrication of 1D, 2D and 3D nanostructures with sub-100 nm size by direct laser writing based on two-photon polymerization (TPP-DLW). The improvement of the spatial resolution of writing is realized through a strong confinement of the polymerization volume based on the use of free radical inhibitors. The results show that the smallest feature size of 3D polymer woodpiles could reach 60 nm with a period of 350 nm, which has never been reported in the fabrication via TPP-DLW using single laser emitting at 780 nm. Investigations showed that spatial resolution of writing is significantly improved in the presence of Qds. Photochemical and kinetics studies were performed to understand the effect of both inhibitors and Qds on the nanostructuring by TPP. Finally, the local integration of QDs into Ag nanowires, ion exchange-glass optical waveguides, Gold nanocubes and fiber tips was achieved. We believe that our results and approaches of nanofabrication will stimulated further promising works in nano-optics

Notre travail presente une etude de systemes photoamorceurs radicalaires utilises dans les formulations de resines composites de restauration dentaires acrylates et methacrylates. Le protocole d'etude de ce type de polymerisation englobe plusieurs techniques analytiques comme la spectroscopie uv en temps reel (rtuv), la photocalorimetrie differentielle a balayage (dpc) et la spectroscopie infrarouge a transformee de fourrier (ftir). Ce travail presente une etude de la photoreactivite de quelques systemes photoamorceurs utilises ou susceptibles de l'etre dans des formulations de resines composites dentaires

Ce manuscrit rassemble les recherches effectuées dans le cadre du développement d’une résine thermoplastique photopolymérisable pour une application composite. Ce travail a été effectué dans le cadre du projet COMPOFAST, lancé par ARKEMA à la fin de l’année 2012. Ce projet, accompagné par l’ADEME, a pour but, la mise au point d’une nouvelle génération de composites thermoplastiques à haute cadence de production pour la conception de pièces pour l’automobile. L’intérêt de ces matériaux, et donc du projet, est l’allégement des véhicules par réduction de la masse des pièces utilisées et la recyclabilité des matrices choisies. A travers ce projet, plusieurs techniques ont été envisagées. Dans le cadre de cette thèse c’est le procédé QCM, pour Quick Composite Molding, qui a été étudié au sein du LPIM. L’utilisation de la lumière pour assurer la polymérisation de la matrice rend novateur ce procédé. Cette étape dite de photopolymérisation est connue pour être l’un des moyens les plus rapides pour former une résine solide à partir d’une formulation liquide. Le procédé repose également sur la dépose automatisée de bandes de préimprégnés sur un moule ouvert afin d’augmenter la vitesse de production des pièces de composites. Techniquement, deux étapes ont été prévues : la première consiste en la réalisation des bandes de préimprégnés de manière automatique. La deuxième étape est la conception du composite par dépose automatique sur un moule des bandes de renforts préirradiés à laquelle succède une étape finale d’irradiation pour obtenir le composite requis
This manuscript brings together research in the development of a light-curing thermoplastic resin for a composite application. This work was performed under the COMPOFAST project launched by Arkema at the end of 2012. This project, along with the ADEME, aims at the development of a new generation of thermoplastic composites with high production rates for designing automobile parts. The advantages of these materials, and therefore of the project, is making vehicles lighter by reducing the mass of the parts used and the recyclability of the selected matrices. Through this project, several techniques were considered. As part of this thesis, it's the QCM method for Quick Composite Molding, which has been studied within the LPIM. The use of light to ensure the polymerization of the matrix makes this method innovative. This step called photopolymerization is known to be one of the fastest ways to form a solid resin from a liquid formulation. The method also relies on the automated removal prepreg bands on an open mold in order to increase the rate of production of composite parts. Technically, two stages were planned: the first involves the automatically construction of prepreg tapes. The second step is the design of the composite by automatically depositing prepregs on the mold which is followed by a final step of irradiation to give the desired photocomposite

Le travail de thèse porte sur la synthèse de nouveaux monomères photopolymérisables issus de la biomasse, l’étude de leur photopolymérisation et la caractérisation des matériaux qui en résultent. Les monomères formulés ont été testés dans un procédé d’impression de caractères Braille.Les monomères ont été élaborés en deux étapes en utilisant un chemin réactionnel simple, économique et respectueux de l’environnement. La première étape a consisté à faire réagir des dérivés du glycérol (carbonate de glycérol ou glycidol) avec des acides gras. Dans un deuxième temps, les [alpha]-monoglycérides obtenus ont été fonctionnalisés en vue de les rendre photopolymérisables. Les différents monomères obtenus porteurs de fonctions (méth)acrylate et/ou époxy ont été photopolymérisés en quelques secondes en présence d’un photoamorceur. Les cinétiques de photopolymérisation ont été suivies par spectrométrie IR-TF en mode ATR et différents paramètres tels que la quantité et la nature du photoamorceur, l’intensité d’irradiation et la température ont été optimisés. Les différents matériaux obtenus après photoréticulation ont été caractérisés afin de mettre en évidence leurs principales physico-chimiques. Des relations structure – propriétés ont ainsi été établies.Enfin, une formulation photopolymérisable présentant une viscosité compatible avec le procédé d’impression Braille a été élaborée par ajout de silice nanométrique. Les points Braille obtenus présentent des caractéristiques proches de ceux réalisés par le partenaire industriel
The work of the PhD deals with the synthesis of polymerizable monomers derived from biomass, the study of their photopolymerization and the characterization of the resulting materials. The formulated monomers were tested in a printing method of Braille characters.The monomers were prepared in a two-steps reaction that is simple, economic and environmentally friendly. The first step comprised a reaction between glycerol derivatives (glycerol carbonate or glycidol) and fatty acids. In the second step, the obtained [alpha]-monoglycerides were functionalized to obtain photopolymerizable monomers. The different obtained monomers that bear (meth)acrylate and/or epoxy groups were photopolymerized in a few seconds in the presence of photoinitiator.The photopolymerization kinetics were followed by FT-IR spectroscopy in ATR mode, and various parameters such as the amount and the nature of the photoinitiator, the irradiation intensity and the temperature were optimized. The different photocured materials were characterized to highlight their main physicochemical properties. Structure-properties relations were then established.Finally, a photopolymerizable formulation having a viscosity compatible with the printing process of Braille characters was developed by adding nanometric silice. The obtained Braille characters exhibited features close those carried out by the industrial partner

Deux dispositifs de photopolymérisation (halogène/LED), deux types de colle pour le collage orthodontique (un composite : Transbond XT, un CVI hybride : Fuji Ortho LC II) sont évalués. Les colles sont photopolymérisées 20 s et 40 s avec la lampe halogène et 5 s, 10 s, 15 s, 20 s et 40 s avec la lampe LED. L'étude du joint de colle se fait par des essais de dureté, de mesures thermiques et des essais de traction/cisaillement. L'augmentation du temps de photopolymérisation améliore les résultats de dureté et de solidité du collage quelque soit le type de lampe sauf avec le CVI pour lequel au-delà de 15 s, les résultats diminuent. La photopolymérisation augmente de 2°C la température au niveau de la dent et de + 20°C au niveau du bracket avec la lampe halogène. Les lampes LED sont tout à fait performantes. Le CVI a une facilité d'utilisation clinique, il renforce la résistance aux lésions carieuses, ils ne doivent pas être photopolymérisés plus de 15 s, et reste en deçà des performances adhésives des composites
Two photopolymerization processes (halogen and LED), two cement types for orthodontic bonding – a composite one : Transbond XT and a CVI hybrid one: Fuji ortho LC II – are assessed; cements are photopolymerised between 20 and 40 s with a halogen lamp and for 5 10 15, 20 or 40 s with a LED lamp. Studying the cement joint is by hardness, thermic measures and traction/ Shearing trials. Increasing photopolymerisation time improves hardness results and bonding resistance whatever the type of lamp, except for CVI, for which beyond 15 s, results go decreasing. Photopolymerisation increases tooth temperature by 2°C and with a halogen lamp, bracket temperature is increased by + 20°C. LED lamps are quite satisfactory. CVI has an easy clinical use, it reinforces resistance to carious lesions, mustn't be photopolymerised for more than 15 s and remains short of the adhesive performances of composites

Un revêtement photoréparable à base de 4 constituants, dont de l’huile de lin époxydée et du disulfure de 4,4’-diphényldiamine, a été élaboré via une réaction époxy/amine selon un procédé en deux étapes. Le caractère photoréparable est assuré par la présence de ponts disulfures qui, sous irradiation UV, peuvent être photolysés de manière réversible. Le revêtement obtenu renferme environ 46% en masse de composés biosourcés et 24% en masse de molécules photosensibles. Comparé à un matériau homologue sans pont disulfure, ce revêtement présente une densité de réticulation plus faible et un allongement à la rupture plus élevé. Une réparation significative d’un endommagement de 100 μm de profondeur a pu être réalisée. Un recouvrement de 42% de l’allongement à la rupture a ainsi été observé en seulement 3h d’irradiation UV a 100°C
A biobased photohealing coating has been developed from 4 components, including epoxidized linseed oil and 4,4’- diphenyldiamine disulfide. The process has been carried out in two steps via an epoxy/amine reaction. The photohealing character is ensured by the presence of disulfide bridges which, under UV irradiation, can be photolyzed reversibly. The obtained coating contains about 46 wt-% of biobased compounds and 24 wt-% of photosensitive molecules. Compared to an analogous material without disulfide bond, the coating exhibits a lower crosslinking density and a higher fracture elongation.A significant repair of a 100 μm depth scratch has been occurred. An increase of 42% of tensile strength has been observed in only 3 hours of UV irradiation at 100°C