Gros plan de l'objet échantillon multimatériau imprimé en 3D. Crédit :WSU
Semblable à l'avancée de l'impression noir et blanc à l'impression couleur, une équipe de recherche de l'Université de l'État de Washington a pour la première fois utilisé la technologie d'impression 3D dans un processus en une seule étape pour imprimer des structures constituées de deux matériaux différents.
Cette avancée pourrait potentiellement aider les fabricants à réduire les étapes de fabrication et à utiliser une seule machine pour fabriquer des produits complexes avec plusieurs pièces en une seule opération. Jusqu'à maintenant, impression en 3D, également appelée fabrication additive, s'est limité à utiliser principalement un matériau à la fois.
Dirigé par Amit Bandyopadhyay, Herman et Brita Lindholm professeur titulaire de la chaire à l'École de génie mécanique et des matériaux, les chercheurs ont utilisé la technologie d'impression 3D pour imprimer des structures métalliques et céramiques ainsi qu'un tube bimétallique magnétique à une extrémité et non magnétique à l'autre. Le rapport de leurs travaux est publié dans le numéro de mai de La fabrication additive .
Plus précis, caractéristiques polyvalentes du produit
L'impression tridimensionnelle a changé le paysage de nombreuses pratiques industrielles et a considérablement influencé les protocoles de conception de produits. Quiconque souhaite une pièce personnalisée peut la concevoir sur un ordinateur, puis l'imprimer simplement.
Cependant, les fabricants ne peuvent mettre qu'un seul matériau dans une imprimante pour imprimer des pièces. En pouvant utiliser plus d'un matériau à la fois, ils pourront mieux contrôler des propriétés comme la conduction thermique, protection contre la corrosion, ainsi que l'adaptation environnementale de leurs matériaux.
Amit Bandyopadhyay, WSU École de génie mécanique et des matériaux, affiche un échantillon bimétallique imprimé en 3D. Crédit :WSU
« C'est un pas vers le prochain niveau de fabrication et la prochaine génération de conception, validation, optimisation et fabrication par impression 3D, " dit Bandyopadhyay.
Résistance sans adhésifs
Avec l'adoption du multimatériaux, impression en 3D, les fabricants n'auront pas non plus besoin d'utiliser les adhésifs ou les joints qui sont désormais nécessaires pour créer des produits multimatériaux.
"Vous pourriez associer deux matériaux très résistants, mais leur connexion ne sera aussi forte que leur adhésif, " dit Bandyopadhyay. " Multimatériaux, la fabrication additive permet de se débarrasser du point faible."
Les chercheurs, y compris les étudiants diplômés Bryan Heer et Bonny Onuike, utilisé une imprimante 3D laser pour joindre les matériaux en une seule étape, l'impression d'une structure nickel-chrome et cuivre.
Les conceptions imprimées en 3D multimatériaux peuvent éliminer le besoin d'adhésifs et permettre une plus grande variété et spécificité de conception. Crédit :WSU
L'Inconel 718 est un alliage nickel-chrome utilisé dans les fusées à carburant liquide et pour les pièces en tôle des moteurs d'avion. Le matériau est capable de bien résister aux températures élevées, mais il refroidit très lentement. Lorsque les chercheurs ont ajouté le cuivre dans le processus d'impression 3D, la pièce pourrait être refroidie 250% plus rapidement, ce qui signifie une durée de vie plus longue et une efficacité énergétique plus élevée pour les moteurs d'avion.
Options de conception accrues
« La fabrication additive multimatériaux a ouvert les portes à tant de créations possibles, " a déclaré Bandyopadhyay. " Cela nous a permis d'être plus audacieux et plus créatifs. "
En collaboration avec les étudiants diplômés Tom Gualtieri et Yanning Zhang, les chercheurs ont également imprimé des matériaux en métal-céramique en une seule opération.
« Cela nous permet de varier la composition et d'ajouter des fonctionnalités à un produit lors d'une impression 3D qui est traditionnellement très difficile à réaliser, " a-t-il dit. " Et nous pouvons le faire en un seul processus avec une seule machine. "
