En utilisant des techniques avancées de fabrication additive, Les scientifiques de l'armée travaillent avec un alliage d'acier inventé par l'armée de l'air pour imprimer des géométries complexes à ultra-haute résistance. Cet échantillon, créé à l'aide d'une technique appelée fusion sur lit de poudre, est le symbole du nouveau Army Futures Command. L'acier est 50 pour cent plus résistant que ce qui est disponible dans le commerce. Crédit :photo de l'armée américaine par David McNally
Les soldats ayant besoin de pièces de rechange pourraient se tourner vers les imprimantes 3D à l'avenir pour fournir rapidement des pièces métalliques fiables et ultra-résistantes. Des chercheurs de l'armée étudient de nouvelles technologies pour créer des pièces en alliage d'acier à partir de poudre à l'aide d'un laser.
Au laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine, les scientifiques de fabrication de matériaux disent que cette technologie peut tout changer.
"Je pense que ça va vraiment révolutionner la logistique, " a déclaré le Dr Brandon McWilliams, un chef d'équipe dans la branche des sciences et technologies de fabrication du laboratoire. "La fabrication additive va avoir un impact énorme sur le maintien en puissance."
Alors que les progrès restent constants, McWilliams a déclaré réaliser le rêve d'imprimer rapidement, des pièces métalliques 3D fiables sont encore loin; cependant ses avantages seront substantiels.
"Vous pouvez vraiment réduire votre empreinte logistique, " dit-il. " Au lieu de s'inquiéter de transporter un camion entier, ou des convois chargés de pièces de rechange, tant que vous avez des matières premières et une imprimante, vous pouvez potentiellement faire tout ce dont vous avez besoin."
Les chercheurs utilisent un alliage développé à l'origine par l'US Air Force. L'armée a adapté le métal, appelé AF96, sous forme de poudre. En utilisant une méthode appelée Powder Bed Fusion, le laser de l'imprimante 3D fond sélectivement la poudre selon un motif. L'imprimante recouvre ensuite la plaque de construction d'une autre couche de poudre et le processus est répété jusqu'à ce que la pièce soit terminée.
« Nous sommes en mesure d'imprimer des pièces avec des structures internes qu'ils ne seraient pas nécessairement en mesure de créer avec autant de précision dimensionnelle lorsqu'ils essaient d'utiliser une pièce de fraisage ou de machine, " a déclaré le Dr Andelle Kudzal, un ingénieur des matériaux dans l'équipe de McWilliam.
Tenir la partie résultante dans votre main est révélateur. Cela ressemble à un morceau d'acier qui a été forgé traditionnellement, mais il a des caractéristiques de conception complexes qu'aucun moule ne pourrait créer. Des chercheurs de l'armée ont déclaré que cet alliage d'acier avait des qualités étonnantes et, plus important encore, des applications potentielles pour les pièces de rechange de véhicules terrestres.
"Ce matériau pour lequel nous venons d'imprimer et de développer des périmètres de traitement est probablement environ 50 % plus résistant que tout ce qui est disponible dans le commerce, " a déclaré McWilliams.
Pour les applications militaires, la clé de l'utilisation est la certification. La pièce fonctionnera-t-elle selon les besoins dans un scénario de champ de bataille ?
"Nous avons imprimé des ventilateurs empeller pour le moteur à turbine M1 Abrams [Main Battle Tank] et nous pouvons livrer cette pièce - ils peuvent l'utiliser, et il fonctionne, " McWilliams a déclaré. "Mais ce n'est pas une partie qualifiée. En termes de scénario de champ de bataille qui peut être assez bon pour pouvoir faire fonctionner à nouveau votre char pendant des heures ou des jours si cela est important pour la mission, mais d'autre part, encore faut-il pouvoir répondre, est-ce que cela fonctionne aussi bien que la pièce OEM [fabricant d'équipement d'origine] ? Est-ce que cela fonctionne mieux ?"
Les chercheurs ont dit que cela se résume à deux stratégies réelles. L'un est pour le maintien en puissance du champ de bataille, la partie logistique - le remplacement des pièces existantes et les systèmes existants de soutien, mais la deuxième stratégie concerne les systèmes à terme.
Des pièces en titane imprimées à partir de poudre et d'un laser offrent aux chercheurs une haute résistance, exemples résistants à la chaleur de l'avenir de la fabrication additive. Crédit :photo de l'armée américaine par David McNally
"C'est là que nous sommes plus intégrés avec les OEM et l'industrie pour voir les choses sur lesquelles ils travaillent et voir comment nous pouvons améliorer les choses pour vraiment pousser l'état de l'art, " a déclaré McWilliams.
L'Air Force a initialement développé cet alliage pour les applications de bombe anti-bunker. Ils avaient besoin d'un métal très résistant et très dur, mais ils en avaient aussi besoin pour être économique.
« Ce qui est bien pour l'armée de terre, c'est qu'il a un large éventail d'applications. Nous avons l'intérêt de la communauté des véhicules de combat au sol, donc il pourrait être utilisé pour les pièces de rechange, " a déclaré McWilliams. " Un grand nombre de nos pièces dans les véhicules terrestres sont maintenant en acier. Cela pourrait donc être ajouté en remplacement sans avoir à vous soucier des propriétés des matériaux, car vous savez que ce sera mieux. »
Le chercheur de l'armée, le Dr Brandon McWilliams, un leader dans les efforts pour faire progresser les métaux imprimés en 3D, détient un échantillon de pièce créé à partir de poudre au laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine à Aberdeen Proving Ground, Md. Crédit :Photo de l'armée américaine par David McNally
Le laboratoire travaille en étroite collaboration avec l'industrie et les chercheurs universitaires pour modéliser de nouvelles conceptions d'alliages, effectuer des calculs thermodynamiques et accélérer le processus pour acheminer les matériaux aux soldats.
« Nous avons élaboré une feuille de route et c'est un plan intégré qui se concentre désormais sur le soutien de nos priorités de modernisation, mais nous sommes également étroitement liés à la communauté des véhicules de combat au sol, " a déclaré McWilliams.
