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Un nouvel alliage de bronze et d’acier développé grâce à l’impression 3D DED
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Un groupe de chercheurs de l’Institut des sciences et technologies de Skolkovo, affirme avoir développé un nouvel alliage à base de bronze et d’acier grâce à la fabrication additive. Ils se sont appuyés sur le dépôt de matière sous énergie concentrée afin de produire différentes pièces composées de ces deux métaux, une première pour le marché. Deux techniques ont été utilisées : dans le premier cas, un mélange de deux métaux a été réalisé avant le dépôt des couches ; dans le second, des couches de bronze ont été déposées de façon alternée avec celles en acier. Selon les chercheurs, ces travaux pourraient être particulièrement intéressants pour l’aérospatiale, notamment dans la construction de chambres de combustion pour les avions et fusées.
Il n’est pas rare de combiner deux matériaux pour tirer profit du meilleur de leurs propriétés respectives – c’est dans ce sens-là que l’impression 3D composite se développe rapidement. Dans ce cas, rappelons que le bronze est réputé pour sa résistance à la corrosion, sa bonne conductivité électrique et sa résistance élevée à l’usure. L’acier est quant à lui résistant à la rupture et aux chocs, à la déformation électrique et présente une dureté élevée. Jusqu’ici, aucun projet n’avait combiné l’acier et le bronze sur une seule et même pièce, le tout grâce à la fabrication additive.
Les chercheurs ont eu recours à une imprimante DED pour développer leur projet. Tout d’abord, il s’agissait de créer un alliage presque homogène en mélangeant les deux matériaux de façon uniforme. Cet alliage a alors été utilisé par la machine pour concevoir plusieurs pièces de test. L’autre technique a consisté à imprimer des pièces "sandwich" c’est-à-dire composées de couches de bronze et d’acier superposées, de 0,25 millimètre d’épaisseur chacune. Les chercheurs expliquent avoir fait varier la quantité de bronze à chaque fois – de 25 à 50 % – alors que la teneur en acier est restée identique.
Le professeur Igor Shishkovsky de Skoltech explique : « L’impression 3D est prometteuse pour la fabrication de pièces composites, dotées des propriétés des deux matériaux distincts qui composent le composite. Considérons, par exemple, que l’acier résiste aux températures élevées créées par la combustion du carburant dans un moteur en fonctionnement. C’est très bien, mais comparé au bronze, l’acier est un conducteur thermique modeste, de sorte que le liquide de refroidissement du moteur ne peut pas siphonner la chaleur aussi efficacement pour éviter la surchauffe et les dommages. Grâce à l’impression 3D, il est possible d’obtenir le meilleur des deux mondes en fabriquant une chambre de combustion qui passe en douceur du bronze à l’intérieur, pour une meilleure gestion de la température, à l’acier à l’extérieur, pour assurer la cohésion de la structure ».
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