L’armée américaine a travaillé sur un nouveau type de filament multi-polymère pour les imprimantes 3D de bureau les plus utilisées.
Dans le but d’économiser de l’argent et de faciliter l’impression rapide des pièces critiques, le nouveau filament vise à résoudre certains problèmes rencontrés par certaines imprimantes 3D. Parmi ces problèmes, citons la faible résistance et la ténacité, qui empêchaient jusqu’à présent l’utilisation d’imprimantes abordables pour le réapprovisionnement de pièces militaires à la demande, en particulier sur les sites de déploiement.
Le nouveau matériau de l’armée comble ces lacunes. Les soldats sont désormais susceptibles d’utiliser des imprimantes à bas prix pour créer des pièces qui, une fois soumises à quelques heures de chaleur, peuvent atteindre des propriétés mécaniques suffisamment robustes pour résister aux rigueurs des opérations sur le terrain.
Le Dr Eric D. Wetzel dirige l’équipe « Emerging Composites » et est le responsable de la recherche sur les matériaux pour soldats au laboratoire de recherche de l’armée américaine du Commandement du développement des capacités de combat. Selon lui, « l’armée aimerait pouvoir imprimer des pièces sur le terrain pour simplifier la logistique en transportant des fichiers de pièces numériques au lieu de pièces physiques, mais jusqu’à présent, les technologies de production de pièces à haute résistance n’ont pas été pratiques dans un cadre expéditionnaire. Ces imprimantes sont trop grandes, gourmandes en énergie, délicates (…), et leurs matières premières peuvent nécessiter des besoins de stockage spécialisés ».
Le problème avec la technologie FDM est que la technologie ne présente pas une intégrité mécanique suffisante pour la plupart des applications d’ingénierie.
L’équipe de recherche a utilisé un nouveau procédé d’étirage thermique pour fabriquer un filament à double matériau comprenant de l’acrylonitrile butadiène styrène, connu sous le nom d’ABS. Ce double filament est ensuite utilisé comme matière première dans une imprimante FFF classique pour créer des corps solides en 3D avec une structure composite ABS/polycarbonate.
Ce nouveau filament FDM permettra la fabrication de pièces avec des imprimantes à faible coût, des pièces dont les propriétés mécaniques pourraient concurrencer les plastiques moulés par injection.
L’équipe de recherche de l’armée expérimente actuellement de nouveaux appariements de matériaux, de nouvelles conditions d’impression et de nouveaux protocoles de recuit afin d’améliorer encore les propriétés mécaniques et de réduire les temps de traitement. Leur objectif est de réduire les temps de recuit actuels de 24-48 heures à quatre heures ou moins.
Les chercheurs utilisent une ligne de fabrication pilote pour produire de plus grandes quantités de filament au cours des prochains mois afin de fournir des échantillons de matériaux à divers partenaires de transition de l’armée.
« Avoir la possibilité de fabriquer par FA des pièces à partir d’un polymère à haute résistance via le procédé FFF, au niveau du terrain, de la division et/ou du dépôt, permettra certainement aux combattants de produire de meilleures pièces temporaires beaucoup plus rapidement — en quelques heures plutôt qu’en quelques jours ou semaines — et à des coûts nettement inférieurs — souvent des centimes par rapport à des dizaines de dollars, a déclaré Jeff Wallace, un ingénieur mécanique du centre C5ISR de l’armée à l’APG. « De plus, les soldats ont tendance à improviser selon les besoins, trouvant souvent leurs propres solutions de conception aux problèmes auxquels ils sont confrontés. Ainsi, en leur offrant un matériau polymère plus résistant qui peut être utilisé dans les imprimantes de bureau auxquelles ils ont accès, on leur donne la possibilité d’innover à la volée, si nécessaire, pour résoudre temporairement un plus grand nombre de problèmes d’approvisionnement et de conception. Leurs conceptions seraient ensuite envoyées à l’activité de soutien technique appropriée pour évaluation ».
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