La combinaison de la modélisation des matériaux et de la FA a considérablement accéléré le processus de développement des matériaux et a permis de mettre au point un matériau offrant de meilleures performances.
Comme vous le savez peut-être, l’organisation aérospatiale NASA n’est pas un producteur de matériaux mais la capacité de l’entreprise à tirer parti de la fabrication avancée et de la fabrication additive pour la fabrication aérospatiale fournit à l’équipe une solide expertise pour développer de nouveaux processus et matériaux comme c’est le cas avec le nouvel alliage NASA GRX-810, un alliage renforcé par dispersion d’oxyde (ODS).
Ce nouvel alliage métallique peut résister à des températures extrêmes (jusqu’à 2 000 degrés Fahrenheit = 1 093 333 °C), survivre plus de 1 000 fois plus longtemps que les alliages aérospatiaux existants, et donc supporter des conditions plus difficiles avant d’atteindre leur point de rupture.
Les scientifiques de la NASA ont utilisé des modèles informatiques pour déterminer la composition de l’alliage. La fabrication additive a ensuite permis de disperser uniformément des oxydes nanométriques dans l’alliage, ce qui lui confère des propriétés améliorées à haute température et des performances durables. Selon Tim Smith, chercheur en matériaux au Glenn Research Center de la NASA, la combinaison de la modélisation des matériaux et de la fabrication additive accélère considérablement le processus de développement des matériaux, qui peut passer de plusieurs années à quelques semaines ou quelques mois.
À propos de la modélisation thermodynamique, l’un des nombreux outils de calcul abordés dans l’étude NASA 2040 Vision, l’expert confirme que l’équipe a découvert la composition optimale de l’alliage après seulement 30 simulations. Cet outil de modélisation produit des résultats en beaucoup moins de temps et à des coûts moindres que les processus traditionnels d’essais et d’erreurs. L’outil évite également les impasses en indiquant aux chercheurs non seulement les types de métaux à incorporer, mais aussi la quantité de chaque élément à introduire dans la composition, peut-on lire dans un communiqué de presse.
Idéales pour les applications à haute température, comme celles qui se trouvent à l’intérieur des moteurs d’avions et de fusées, « les particules d’oxyde de taille nanométrique traduisent les incroyables avantages de cet alliage en termes de performance« , Dale Hopkins, chef de projet adjoint du projet Transformational Tools and Technologies de la NASA déclare.
L’utilisation de ce matériau permettra aux organisations aérospatiales de répondre aux exigences de durabilité que les vols doivent atteindre dans le cadre de leur parcours vers des émissions nettes nulles. Dans un moteur à réaction, par exemple, la température plus élevée et la durabilité accrue de l’alliage se traduiraient par une réduction de la consommation de carburant et des coûts d’exploitation et de maintenance. Sans oublier que la capacité du matériau à permettre des applications légères ne sacrifie pas les performances.
« Cette percée est révolutionnaire pour le développement des matériaux. De nouveaux types de matériaux plus résistants et plus légers jouent un rôle clé dans l’objectif de la NASA de changer l’avenir des vols« , a déclaré Hopkins. « Auparavant, une augmentation de la résistance à la traction diminuait généralement la capacité d’un matériau à s’étirer et à se plier avant de se rompre, c’est pourquoi notre nouvel alliage est remarquable. »
Ce nouvel alliage n’est qu’un exemple de la manière dont le projet Outils et technologies transformationnels apporte des solutions innovantes grâce à la recherche fondamentale et aux outils transversaux.
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