Les imprimantes 3-D peuvent créer toutes sortes d’objets, des lunettes aux appareils médicaux implantables, directement à partir d’un modèle informatique et sans la nécessité de faire des moules. Mais pour fabriquer des engins spatiaux, les ingénieurs ont parfois besoin de pièces sur mesure que les techniques de fabrication traditionnelles et les imprimantes 3D standard ne peuvent pas créer, parce qu’elles besoin d’avoir les propriétés de plusieurs métaux. Aujourd’hui, les chercheurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA à Pasadena, en Californie, sont en train de mettre en œuvre un procédé d’impression qui passe d’un métal ou d’un alliage à l’autre en un seul objet.
« Vous pouvez avoir une transition continue d’un alliage à un autre et un autre…., et vous pouvez étudier une large gamme d’alliages potentiels », a déclaré R. Peter Dillon, technologue au JPL. « Nous pensons que cela va changer la recherche sur les matériaux à l’avenir. »
Bien que les alliages à gradient ont été créés dans le passé en R&D, c’est la première fois que ces matériaux composites ont été utilisés dans la fabrication d’objets, comme un support pour un miroir, a déclaré Jean-Paul Borgonia, ingénieur en mécanique au JPL.
Pourquoi auriez-vous besoin de fabriquer une pièce de machine comme ça ? Dites-vous que vous voulez un objet métallique où vous souhaitez que les extrémités aient des propriétés différentes. Un côté peut avoir une température de fusion élevée et l’autre une faible densité, ou un côté pourrait être magnétique et l’autre pas. Bien sûr, vous pouvez prendre séparément les deux moitiés de l’objet fabriquées avec leurs métaux respectifs, puis les souder ensemble. Mais la soudure elle-même peut être fragile, de sorte que votre nouvel objet pourrait tomber en situation de stress. Ce n’est pas une bonne idée si vous construisez un vaisseau interplanétaire, par exemple, qui ne pourra pas être réparé une fois déployée.
Les scientifiques du JPL ont donc mis au point une technique pour remédier à ce problème depuis 2010. L’effort pour améliorer les méthodes de combinaison des pièces de différents matériaux lors de la mission Mars Science Laboratory de la NASA, qui a fait atterrir en toute sécurité le rover Curiosity sur la planète rouge en 2012, a inspiré un projet pour des composants imprimés en 3D avec des compositions d’alliages multiples.
Des chercheurs de JPL, de l’Institut de technologie de Californie, Pasadena et de la Pennsylvania State University, et de l’University Park, ont uni leurs forces pour s’attaquer au problème. Le résultat a des implications pour voyager dans l’espace et pour les machines sur notre propre planète.
«Nous prenons un processus standard d’impression 3D et combinons la capacité de changer la poudre de métal nécessaire à la pièce qui doit être fabriquée à la volée », a déclaré Douglas Hofmann, chercheur en science des matériaux et métallurgie au JPL. « Vous pouvez être constamment en train de changer la composition de la matière. »
Dans leur nouvelle technique, les scientifiques déposent des couches de métal sur une tige en rotation, puis font transiter les métaux de l’intérieur, plutôt que d’ajouter des couches de bas en haut, comme dans la technique plus traditionnelle d’impression 3D. Un laser fait fondre la poudre de métal pour créer des couches.
Les futures missions spatiales peuvent incorporer des éléments réalisés avec cette technique. L’industrie automobile et l’industrie de l’aérospatiale commerciale peuvent également la trouver utile.
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-247
