Les matériaux en cuivre-nickel (CuNi) sont des alliages de cuivre qui contiennent du nickel et des éléments de renforcement, tels que le fer et le manganèse. Malgré sa forte teneur en cuivre (qui varie généralement de 60 à 90 %), le cupronickel est de couleur argentée. Cet alliage est connu pour sa capacité à être transformé par fusion, moulage, traitement thermique, usinage ou même traitement de surface.
Dans l’industrie de la FA, aucune entreprise n’avait encore réussi à qualifier le cupronickel pour une utilisation avec l’impression 3D métal jusqu’à 3D Systems. Le géant de la fabrication additive dévoile un alliage cuivre-nickel résistant à la corrosion, destiné à être utilisé avec la fusion laser à lit de poudre. Baptisé CuNi30, le matériau a été développé dans le cadre d’une collaboration avec la division Newport News Shipbuilding de HII et est déjà qualifié pour être utilisé avec son imprimante 3D métal DMP Flex 350.
HII est un partenaire de tous les domaines de la défense et des technologies, reconnu comme le plus grand constructeur naval américain. Grâce à cette collaboration, Newport News Shipbuilding sera le premier partenaire de 3D Systems à utiliser la fabrication additive et le CuNi30 à la place de ses technologies de moulage traditionnelles. L’impression directe de pièces en métal à l’aide de CuNi30 aidera le constructeur naval à répondre aux demandes en matière de faible volume et à forte mixité, tout en améliorant l’efficacité de la chaîne d’approvisionnement – avec une réduction prévue de 75 % des délais d’exécution ainsi qu’une diminution des coûts d’inventaire.
« Nous sommes ravis d’annoncer l’achèvement d’une étape importante dans le développement d’un alliage CuNi avec 3D Systems« , a déclaré Dave Bolcar, vice-président de l’ingénierie et de la conception pour Newport News Shipbuilding, une division de HII. « Plus tôt cette année, nous avons achevé un effort pluriannuel avec 3D Systems concernant la recherche et le développement d’un guide de conception de la performance de corrosion pour l’impression directe sur métal d’un alliage à base de nickel. Nous sommes impatients de continuer à étendre nos efforts de développement de paramètres avec 3D Systems à d’autres alliages d’intérêt pour notre industrie. Ces développements nous permettent d’étendre encore l’utilisation de la fabrication additive dans nos plateformes de manière à apporter des avantages positifs au client en termes de qualité, de calendrier et de performance. »
En ce qui concerne les applications, il convient de noter que les alliages cuivre-nickel sont largement utilisés dans l’eau salée, le pétrole et les environnements acides en raison de l’excellente résistance à la corrosion du matériau et de ses propriétés antimicrobiennes et anti-algues qui permettent de résister à la croissance des algues lors d’une exposition prolongée à l’eau. Le CuNi30 est souvent utilisé pour fabriquer des raccords de tuyauterie et des vannes pour la marine (par exemple, la construction et la réparation de navires), l’industrie pétrolière et gazière offshore, l’industrie chimique et nucléaire. Ces alliages possèdent également des propriétés mécaniques, physiques et thermiques stables (de 400°C à -270°C) qui les rendent adaptés aux applications cryogéniques. Les alliages CuNi sont historiquement difficiles à couler, ce qui ajoute souvent des cycles coûteux de reprise et de réinspection pour répondre aux normes de qualité. Cela entraîne des délais très longs et un nombre limité de fournisseurs capables et désireux de soutenir la production de matériel de qualité. HII a reconnu le potentiel de réaliser des avantages significatifs si le matériel, les matériaux et le processus DMP pouvaient être qualifiés pour leurs composants de production, et s’est associé à 3D Systems pour en faire une réalité.
« 3D Systems a acquis la réputation d’être un partenaire de confiance pour la R&D avancée et la commercialisation de nouveaux matériaux et applications de fabrication additive », a déclaré le Dr Michael Shepard, vice-président du segment aérospatial et défense de 3D Systems. « Nous entretenons depuis des décennies une relation avec la marine américaine qui a contribué à stimuler l’innovation pour une variété d’applications, notamment des pièces d’avion et des composants submersibles. Notre dernier projet avec Newport News Shipbuilding a donné lieu à un alliage cuivre-nickel spécialement conçu pour l’AM, qui permet d’obtenir une meilleure densité de pièces et de meilleures propriétés mécaniques par rapport au moulage traditionnel. Nous sommes impatients de voir comment l’impression directe sur métal et le CuNi30 pourront accélérer les flux de production de Newport News Shipbuilding et son pipeline d’innovation. »
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