Le tungstène, un matériau difficile à traiter par fabrication additive, a récemment été traité à l’aide d’une technique de fabrication additive non conventionnelle.
Sougata Roy, professeur adjoint de génie mécanique à l’université d’État de l’Iowa et membre de la faculté d’ingénierie « Building a World of Difference », dirige une étude visant à créer des boucliers et des composants qui pourraient être utilisés dans les réacteurs nucléaires.
Le projet, qui pourrait contribuer à un avenir énergétique propre, a reçu une subvention d’un million d’euros du ministère américain de l’énergie.
Pourquoi le tungstène ?
Le tungstène est décrit comme un matériau de premier choix pour les parois internes des réacteurs à fusion, car il conserve sa résistance à haute température. Il a une température de fusion élevée, résiste à l’érosion sous irradiation neutronique à haute énergie et conserve de faibles niveaux de tritium radioactif.
Pour traiter le matériau, l’équipe de recherche utilisera le dépôt d’énergie dirigée par soufflage de poudre laser. Il s’agit d’utiliser un laser dans des conditions contrôlées par l’oxygène pour traiter la poudre de tungstène et, couche par couche, imprimer le métal.
Roy, qui a déjà une expérience de l’impression 3D d’alliages à base d’acier pour des applications dans le domaine de l’énergie nucléaire, a indiqué que le projet lui permettra d’acquérir un nouvel instrument pour évaluer les propriétés mécaniques des échantillons imprimés, y compris les caractéristiques d’indentation instrumentées et la résistance à la rupture. Selon l’assistant professeur, l’aspect le plus distinctif du projet n’est pas l’impression elle-même, mais plutôt l’intégration de la modélisation basée sur la physique et des simulations informatiques, qui amélioreront le travail expérimental.
La modélisation et les simulations, qui incluront des travaux avec des outils d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle, aideront les chercheurs à établir les théories qui sous-tendent leurs résultats expérimentaux. Les simulations les aideront également à élaborer des recettes pour des alliages de tungstène capables de résister aux conditions extrêmes qui règnent à l’intérieur d’un réacteur nucléaire.
« Nous commencerons avec du tungstène pur », a-t-il déclaré. « Nous commencerons par le tungstène pur, puis nous développerons de nouveaux alliages pour résoudre le problème de la fissuration. »
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