Structures en treillis et comportement à la déformation. Crédit :(c) La nature (2019). DOI :10.1038/s41586-018-0850-3
Une équipe de chercheurs de l'Imperial College London et de l'Université de Sheffield a développé un moyen d'imiter les attributs des réseaux cristallins pour fabriquer des matériaux imprimés en 3D plus solides. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit comment ils ont transféré les caractéristiques des structures microscopiques à des réseaux en polymère et en acier inoxydable imprimés en 3D avec des nœuds et des entretoises analogues aux atomes et aux liaisons des cristaux. Gang Seob Jung et Markus Buehler du MIT proposent un article News and Views sur le travail effectué par l'équipe en Grande-Bretagne dans le même journal.
Les chercheurs constatent que des grains de cristal microscopiques sont au cœur des métaux, leur donnant force et résistance à la fracturation. Ils notent en outre que l'orientation des réseaux de grains dans de tels cristaux est importante pour fournir une telle résistance. Pas toujours la queue, ou buter contre une structure différente permet d'éviter que les matériaux qui en sont constitués ne propagent de petites fractures, les rendant plus robustes. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont appliqué les mêmes idées à des objets imprimés en 3D beaucoup plus grands dans l'espoir de leur donner également plus de force.
Les chercheurs soulignent que l'impression 3D est utilisée pour créer des objets de nombreux types, dont l'un est des treillis. De tels objets ressemblent généralement aux fermes hachurées trouvées sur les ponts de chemin de fer. Mais à cause de la façon dont ils sont faits, couche par couche, de tels réseaux sont sujets à une défaillance complète si une seule cellule tombe en panne. Pour les rendre plus forts, les chercheurs ont programmé une imprimante 3D pour créer des réseaux avec les mêmes caractéristiques que des réseaux cristallins solides, avec des formes en forme de boîte servant de cellules individuelles, ou des grains - dans leurs tests, ils ont utilisé des tailles de grains de cinq à quarante millimètres de diamètre.
Les chercheurs ont découvert que leur approche a conduit à une résistance accrue des objets en forme de treillis qu'ils ont imprimés. Ils rapportent également que, comme pour les cristaux, plus la taille des grains est petite, plus l'objet résultant est fort. Ils ont également découvert qu'ils pouvaient amener un imprimeur à fabriquer des grains sur mesure et la façon dont ils étaient imprimés pour imiter des cristaux spécifiques, chacun offrant différents attributs positifs dans le produit final. Ils suggèrent que leur technique pourrait conduire à l'utilisation de l'impression 3D dans des applications critiques telles que les aubes de ventilateur de moteur d'avion.
Schéma des structures polygrain, provenant de matériaux architecturaux résistants aux dommages inspirés des polycristaux, Crédit :Minh-Son Pham, Chen Liu, Iain Todd, Jedsada Lertthanasarn, La nature , 17 janvier 2019.
Artefact de démonstration montrant des orientations variables de méso-structures. Crédit :Université de Sheffield
© 2019 Réseau Science X
