Des ingénieurs de l’Université d’État de Washington ont mis au point, en s'inspirant des structures du vivant, une méthode pour imprimer en 3D deux types d’acier dans une même couche circulaire à l’aide de deux machines à souder. Le matériau bimétallique obtenu s’est avéré être de 33 % à 42 % plus résistant que chaque métal pris individuellement, grâce en partie à la pression générée entre les métaux lors de leur refroidissement conjoint.
Cette nouvelle méthode utilise des outils courants et relativement bon marché, ce qui permettrait aux fabricants et aux ateliers de réparation de l’adopter à court terme. Avec un développement ultérieur, elle pourrait potentiellement servir à la fabrication de prothèses médicales haute performance ou même de pièces pour les voyages spatiaux, selon Amit Bandyopadhyay, auteur principal de l’étude. « Dans la mesure où tout endroit qui effectue un type de soudure peut maintenant être élargi et les os tirent leur force de la manière dont les anneaux superposés de différents matériaux interagissent entre eux ». Pour imiter cela avec des métaux, les chercheurs de WSU ont utilisé un équipement de soudage couramment présent dans les ateliers automobiles et mécaniques, intégré à l’intérieur d’une machine à commande numérique ou CNC. Ce nouveau dispositif hybride crée des pièces à l’aide d’une programmation informatique précise et de deux têtes de soudage.
Dans une démonstration, les deux têtes de soudage ont travaillé l’une après l’autre sur une couche circulaire pour imprimer deux métaux, chacun avec des avantages spécifiques. Un noyau d’acier inoxydable résistant à la corrosion a été créé à l’intérieur d’un boîtier externe en acier doux moins cher, comme celui utilisé dans les ponts ou les chemins de fer. Comme les métaux se contractent à des taux différents lorsqu’ils refroidissent, une pression interne a été créée – serrant essentiellement des métaux ensemble. Les tests sur le produit final ont montré une résistance supérieure à celle de l’acier inoxydable ou de l’acier doux pris séparément.
La possibilité de renforcer les pièces en métal imprimées en 3D couche par couche pourrait offrir de nouvelles options aux ateliers automobiles dans un avenir proche, avec la capacité de créer rapidement des pièces en acier solides et personnalisées. Des axes de torsion bimétalliques résistants au couple, par exemple, ou des disques de frein haute performance et économiques, pourraient être développés.
À l’avenir, les chercheurs voient le potentiel pour des processus de fabrication médicale qui impriment des remplacements d’articulations avec du titane durable à l’extérieur et un matériau interne tel que l’acier magnétique aux propriétés curatives. De même, les structures dans l'espace pourraient avoir un matériau résistant à haute température entourant un matériau interne aux propriétés de refroidissement pour aider la structure à maintenir une température constante.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
