Neely's a soudé du fer (ci-dessus) et du cuivre avec la pâte thermite imprimée en 4D. Crédit :Université Vanderbilt
Un récent diplômé d'un doctorat en génie mécanique a créé un matériau pour le soudage dans des conditions extrêmes qui pourrait minimiser l'équipement nécessaire et les risques pour l'opérateur.
Le matériel - un coffre-fort, stable, pâte de thermite-peut servir de portable, source de chaleur programmable pour une utilisation dans l'espace, sous l'eau et dans les zones de combat. La pâte est imprimée en 3D et déposée selon des motifs appelés architectures de matériaux réactifs qui peuvent être contrôlés et dirigés.
"Je pense qu'il a beaucoup de potentiel, " dit Neely, doctorat '20. "Vous venez de l'imprimer, placez-le sur le joint et allumez-le."
Néely, qui commence son travail d'ingénieur en propulsion au Marshall Space Flight Center de la NASA en août, utilisé avec succès la pâte imprimée pour chauffer la soudure pour fondre l'aluminium, et, plus récemment, joints à recouvrement en cuivre.
La pâte a à peu près la consistance du beurre de cacahuète. La recette commence par un mélange bien mélangé d'oxyde de fer, poudre d'aluminium et poudre de gypse. L'ajout d'eau active la poudre de gypse comme liant; la pâte commence à durcir immédiatement. L'ajout d'acide tartrique à l'eau avant le mélange peut ralentir le durcissement, mais même alors, le temps de travail est limité à moins de 45 minutes ou la pâte devient trop épaisse et collante à imprimer, a dit Neely.
La pâte est imprimée dans des formes appelées architectures réactives matérielles qui déterminent comment et où elle brûle. Crédit :Université Vanderbilt
Sa pâte de thermite est sûre à créer, impression et transport.
" Si quoi que ce soit, J'ai un sens de la sécurité surdéveloppé, " dit Neely.
D'autres chercheurs ont développé des matériaux réactifs imprimés qui peuvent être contrôlés à l'échelle nanométrique mais dont seules de petites quantités peuvent être déposées, limiter la quantité d'énergie pouvant être utilisée. A l'échelle macro, au moins ½ millimètre, une autre approche utilise des matériaux réactifs à base de polymère fluoré mais nécessite des techniques spéciales pour synthétiser le polymère et affiner le filament afin que le matériau ne s'enflamme pas involontairement.
Dans son œuvre Neely, qui a également obtenu son BE en génie mécanique à Vanderbilt, combinés deux intérêts—impression 3D, ou dans ce cas, Impression 4-D et matériaux énergétiques. La dimension supplémentaire est le temps; un matériau 4-D se transforme avec le temps, réagir à un stimulus environnemental tel que l'humidité ou la température et changer de forme. Elle attribue à Alvin Strauss, professeur de génie mécanique, et Kevin Galloway, professeur adjoint de génie mécanique et directeur de la fabrication de Vanderbilt, son doctorat conseillers, travail, pour donner le feu vert à l'idée.
Leur étude, « Joints à recouvrement en cuivre soudés utilisant des architectures de matériaux réactifs comme source de chaleur, " a été publié dans le numéro d'avril 2020 de Lettres de fabrication .
« Architecture de matériaux réactifs fabriqués de manière additive en tant que source de chaleur programmable, " qui comprenait un travail de fondation, a été publié en août 2019 dans Impression 3D et fabrication additive .
