Des scientifiques du Département des technologies industrielles de l'Institut de technologie Yurga de l'Université polytechnique de Tomsk développent une installation avancée à hautes performances pour la production de poudres métalliques utilisées pour l'impression 3D. Le projet TPU a été récemment soutenu par la Russian Science Foundation.

Selon les scientifiques, actuellement, dans le monde, un développement actif de la technologie additive et son application industrielle sont limités par un certain nombre de facteurs. Par exemple, le coût élevé des matériaux n'a pas d'importance dans la production de petits détails mais lorsqu'un produit atteint une plus grande échelle, un prix élevé est un obstacle insurmontable. Seuls les pays industriellement développés produisent désormais des nanomatériaux en volumes commerciaux.

"En Russie, il existe un besoin aigu de poudres d'alliages domestiques, mais il n'y a pas de production en série de tels matériaux à l'intérieur du pays. Les entreprises sont obligées d'acheter et d'utiliser des poudres fournies par des fabricants étrangers, " note le porteur de projet, maître de conférences du Département des technologies industrielles Maksim Kuznetsov.

Chaque année, les installations de production d'additifs ont besoin d'environ 20 tonnes de matières premières. Par conséquent, les entreprises russes s'intéressent au faible coût des poudres produites qui permettront d'augmenter considérablement l'efficacité de l'impression 3D de produits industriels."

Le principe de fonctionnement de l'installation développée par les scientifiques de TPU repose sur l'étude de l'effet des flux de plasma vortex de plasma hétérogène sur un matériau et des effets haute fréquence synchronisés sur l'électrode. L'installation sera équipée d'un magnétron haute fréquence permettant de créer les conditions de formation d'un flux de particules.

« Notre installation aura un certain nombre d'avantages fondamentaux par rapport à d'autres méthodes de synthèse de poudres nanométriques. Par exemple, il pourra générer de l'inox, instrumental, résistant à la chaleur, alliages de titane et d'aluminium, cobalt-chrome médical et titane, ainsi que l'oxyde de titane, " expliquent les participants au projet.

Selon eux, l'installation produira des particules sphériques à haute teneur en dislocations (défauts dans le réseau cristallin et métallique) et avec une énergie interne accumulée. Cela augmentera considérablement le potentiel chimique et fournira des conditions pour une activité physico-chimique élevée des particules.

« L'installation implique un ajustement fin et agile des paramètres de processus et, par conséquent, propriétés des nanopoudres produites. Il permettra d'obtenir une large gamme de nanopoudres de différents métaux et alliages pouvant être fabriquées sous forme de fil ou de feuille. Dans certains cas, il est possible d'utiliser une méthode de jets de métal en fusion, " soulignent les spécialistes.

En outre, selon la technologie TPU, l'énergie est introduite dans le métal de manière pulsée et volumétrique, sa consommation pour chauffer l'environnement est faible. En raison de ce, les coûts énergétiques de la méthode sont nettement inférieurs à ceux des méthodes alternatives.

Actuellement, les scientifiques travaillent sur la modélisation mathématique des processus de l'installation.