Ingénieurs de la Texas A&M University, menant une étude soutenue par le Fondation nationale des sciences des États-Unis ont créé un alliage à mémoire de forme super élastique grâce à l’impression 3D. Leur méthode évite les défauts tels que le gauchissement et le délaminage qui se produisent couramment lors de l’impression 3D avec fusion laser sur lit de poudre.
Des chercheurs conçoivent un alliage à mémoire de forme superélastique imprimé en 3D. Crédit image : Texas A&M Engineering
Les alliages à mémoire de forme nickel-titane sont utilisés dans diverses applications aérospatiales et biomédicales, telles que les ailes d’avion et les dispositifs chirurgicaux, en raison de leur capacité à revenir à leur état d’origine après l’application de chaleur ou de stress. Cependant, en raison du processus de fabrication coûteux et gourmand en ressources, l’utilisation d’alliages à mémoire de forme nickel-titane a été limitée.
« Les alliages à mémoire de forme sont des matériaux intelligents qui peuvent se souvenir de leurs formes à haute température », a déclaré Lei Xue, premier auteur de la papier. « Bien qu’ils puissent être utilisés de nombreuses manières, la fabrication d’alliages à mémoire de forme dans des formes complexes nécessite un réglage fin pour garantir que le matériau possède les propriétés souhaitées. »
La technique utilise un laser pour fusionner couche par couche des poudres de métal ou d’alliage pour fabriquer des objets aux géométries complexes interdites par la fabrication traditionnelle.
« À l’aide d’une imprimante 3D, nous étalons la poudre d’alliage sur un substrat, puis utilisons le laser pour faire fondre la poudre, formant une couche complète », a déclaré Xue. « Nous répétons cette superposition, en scannant les mêmes motifs ou des motifs différents jusqu’à ce que la structure souhaitée soit formée. »
La plupart des matériaux nickel-titane sont endommagés au cours d’un processus typique de fusion laser sur lit de poudre. Les chercheurs ont utilisé un cadre pour sélectionner les paramètres optimaux pour éviter les défauts et fabriquer des pièces en nickel-titane qui ont constamment une superélasticité en traction à température ambiante de 6 % sans traitements post-impression, soit près du double de la quantité précédemment documentée. La production d’alliages à mémoire de forme avec une superélasticité grâce à l’impression 3D se traduit par une technologie de fabrication plus efficace et plus abordable.
Xue a ajouté : « Cette étude peut servir de guide sur la façon d’imprimer des alliages à mémoire de forme nickel-titane avec les caractéristiques mécaniques et fonctionnelles souhaitées. Si nous pouvons adapter la texture et la microstructure cristallographiques, il y a bien plus d’applications que ces alliages à mémoire de forme peuvent utiliser.
Cette percée peut potentiellement augmenter l’évolutivité des alliages à mémoire de forme nickel-titane imprimés en 3D.
La source: NSF
