Alliages de titane imprimés en 3D au microscope électronique :échantillon à gauche avec cristaux allongés a été imprimé de manière conventionnelle, tandis que l'échantillon sur la droite avec plus fin, des cristaux plus courts ont été imprimés assis sur un générateur à ultrasons. Crédit :Université RMIT
Les chercheurs ont utilisé des vibrations sonores pour secouer les grains d'alliage métallique en une formation plus serrée lors de l'impression 3D.
Une étude vient de paraître dans Communication Nature montre que les ondes sonores à haute fréquence peuvent avoir un impact significatif sur la microstructure interne des alliages imprimés en 3D, les rendant plus cohérentes et plus solides que celles imprimées de manière conventionnelle.
Auteur principal et Ph.D. candidat de l'École d'ingénieurs de l'Université RMIT, Carmelo Todaro, a déclaré que les résultats prometteurs pourraient inspirer de nouvelles formes de fabrication additive.
« Si vous regardez la structure microscopique des alliages imprimés en 3D, ils sont souvent constitués de gros cristaux allongés, " expliqua Todaro.
« Cela peut les rendre moins acceptables pour les applications d'ingénierie en raison de leurs performances mécaniques inférieures et de leur tendance accrue à se fissurer pendant l'impression. »
"Mais la structure microscopique des alliages sur lesquels nous avons appliqué des ultrasons pendant l'impression était très différente :les cristaux d'alliage étaient très fins et parfaitement équiaxes, ce qui signifie qu'ils s'étaient formés de manière égale dans toutes les directions sur toute la partie métallique imprimée."
Les tests ont montré que ces pièces présentaient une amélioration de 12% de la résistance à la traction et de la limite d'élasticité par rapport à celles fabriquées par fabrication additive conventionnelle.
Visualisation de la structure du grain dans l'Inconel 625 imprimé en 3D obtenue en activant et désactivant les ultrasons pendant l'impression. Crédit :Université RMIT
L'équipe a démontré son approche par ultrasons en utilisant deux alliages majeurs de qualité commerciale :un alliage de titane couramment utilisé pour les pièces d'avion et les implants biomécaniques, connu sous le nom de Ti-6Al-4V, et un superalliage à base de nickel souvent utilisé dans les industries marine et pétrolière appelé Inconel 625.
En allumant et éteignant simplement le générateur d'ultrasons pendant l'impression, l'équipe a également montré comment des parties spécifiques d'un objet imprimé en 3D peuvent être fabriquées avec différentes structures et compositions microscopiques, utile pour ce qu'on appelle le classement fonctionnel.
Co-auteur de l'étude et directeur de projet, Le professeur distingué du RMIT Ma Qian, a déclaré qu'il espérait que leurs résultats prometteurs susciteraient un intérêt pour les appareils à ultrasons spécialement conçus pour l'impression 3D sur métal.
« Bien que nous ayons utilisé un alliage de titane et un superalliage à base de nickel, nous nous attendons à ce que la méthode puisse être applicable à d'autres métaux commerciaux, comme les aciers inoxydables, alliages d'aluminium et alliages de cobalt, " dit Qian.
"Nous prévoyons que cette technique peut être étendue pour permettre l'impression 3D de la plupart des alliages métalliques pertinents pour l'industrie pour des pièces structurelles plus performantes ou des alliages à grade structurel."
L'article 'Contrôle de la structure du grain lors de l'impression 3D métallique par ultrasons à haute intensité' est publié dans Communication Nature .
