L’approche, qui consiste à imprimer en 3D une poudre métallique renforcée par des nanofils de céramique, pourrait être utilisée pour améliorer de nombreux autres matériaux.
Comme vous le savez peut-être déjà, l’Inconel 718 est l’un des principaux matériaux d’impression 3D utilisés dans l’aérospatiale et la production d’énergie. L’équipe du MIT a récemment exploré une nouvelle approche pour renforcer ce type de superalliages afin qu’ils puissent résister à des conditions extrêmes telles que des températures élevées et des contraintes de traction sans se rompre.
Pour rappel, l’Inconel 718 peut résister à des conditions extrêmes telles que des températures de 700 degrés Celsius (environ 1 300 degrés Fahrenheit). L’équipe de recherche du MIT broie des poudres commerciales d’Inconel 718 avec une petite quantité de nanofils de céramique, ce qui permet d’obtenir « une décoration homogène de nanocéramiques à la surface des particules d’Inconel« .
La poudre obtenue est ensuite utilisée pour créer des pièces par fusion laser sur lit de poudre, une forme d’impression 3D. Ce procédé consiste à imprimer de fines couches de poudre qui sont ensuite exposées à un laser qui se déplace sur la poudre et la fait fondre selon un schéma spécifique. Une autre couche de poudre est ensuite étalée sur le dessus, et le processus se répète, le laser se déplaçant pour faire fondre le motif de la nouvelle couche et la lier à la couche du dessous. L’ensemble du processus permet de produire des pièces complexes imprimées en 3D.
Les chercheurs ont constaté que les pièces fabriquées de cette manière avec leur nouvelle poudre présentaient beaucoup moins de porosité et de fissures que les pièces fabriquées uniquement avec de l’Inconel 718. Cela permet d’obtenir des pièces beaucoup plus résistantes qui présentent également un certain nombre d’autres avantages. Par exemple, elles sont plus ductiles – ou extensibles – et résistent beaucoup mieux aux radiations et aux charges à haute température.
De plus, le processus lui-même n’est pas coûteux car « il fonctionne avec les machines d’impression 3D existantes. Il suffit d’utiliser notre poudre pour obtenir de bien meilleures performances« , explique Ju Li, titulaire de la chaire Battelle Energy Alliance en ingénierie nucléaire et professeur au département de science et d’ingénierie des matériaux (DMSE) du MIT.
Xu Song, professeur adjoint à l’Université chinoise de Hong Kong, qui n’a pas participé aux travaux, commente : « Dans cet article, les auteurs proposent une nouvelle méthode pour imprimer des composites à matrice métallique d’Inconel 718 renforcés par des nanofils [céramiques]. La dissolution in situ de la céramique induite par le processus de fusion au laser a amélioré la résistance thermique et la solidité de l’Inconel 718. En outre, les renforts in situ ont réduit la taille des grains et éliminé les défauts. L’impression 3D future d’alliages métalliques, y compris la modification pour le cuivre à haute réflectivité et la suppression des fractures pour les superalliages, peut clairement bénéficier de cette technique. »
L’intégralité de la recherche est disponible ici.
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