Fabrisonic déploie la technologie UAM dans une étude de la NASA sur la corrosion de l'impression 3D

Fabrisonic, spécialiste de l'impression 3D en métal à l'état solide, a tiré parti de son processus breveté de fabrication additive par ultrasons (UAM) pour fusionner avec succès différents alliages amorphes dans un revêtement multimétal.

Travaillant dans le cadre d'une étude SBIR de la NASA, la société a déployé une énergie ultrasonique plutôt qu'une méthode d'impression 3D conventionnelle à base de laser pour combiner des alliages différents résistants à la corrosion. Grâce à sa technique de fabrication exclusive, Fabrisonic a pu joindre les métaux aux substrats cristallins, sans détruire aucune de leurs propriétés bénéfiques.

Les mélanges métalliques résultants présentaient une résistance accrue et des qualités de résistance à la corrosion par rapport aux alliages cristallins ordinaires, ce qui pourrait les rendre bien adaptés aux futures applications de revêtement dans l'industrie aérospatiale.

Technique de fabrication additive par ultrasons de Fabrisonic

La technologie UAM de Fabrisonic est un procédé d'impression 3D métal hybride, qui soude par ultrasons une succession de rubans métalliques en une forme 3D. Le procédé fonctionne à basse température, ce qui permet d'intégrer des matériaux dissemblables tels que l'électronique dans des structures en alliage métallique.

Au fur et à mesure que l'objet métallique est construit, une machine CNC peut également être utilisée pour finir ses surfaces internes et externes, ce qui permet aux utilisateurs de créer des formes plus détaillées que les procédés d'impression 3D métalliques conventionnels. Depuis que la société a breveté sa technique d'impression UAM en 2017, elle a lancé sa machine SonicLayer 1200, qui dispose également de sa technologie UAM.

Afin de trouver de nouvelles applications pour sa technique d'impression 3D brevetée, Fabrisonic a établi des partenariats avec un certain nombre de groupes de recherche du gouvernement américain ces dernières années. En collaboration avec le laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL), la société a déployé l'UAM sur des plaques de contrôle d'impression 3D pour le réacteur à isotopes à haut flux (HFIR) de l'ORNL.

Fabrisonic a également noué une relation étroite avec la NASA, et leurs échangeurs de chaleur imprimés en 3D co-développés ont réussi les tests de contrôle de la qualité des vols spatiaux en 2018. Plus récemment, la société s'est associée au spécialiste des capteurs optiques Luna Innovations sur un projet de capteur fabriqué pour la NASA. Le programme vise à recueillir des données sur les conduites de carburant cryogénique pour les bancs d'essai de fusées au Stennis Space Center.

Dans le cadre de la dernière collaboration entre la NASA et Fabrisonic, ce dernier a développé son processus UAM pour imprimer des revêtements métalliques combinés, qui pourraient avoir des applications aérospatiales à l'avenir.

Mieux tirer parti des métaux amorphes

Les métaux amorphes, ou verres métalliques en vrac (BMG), sont créés en refroidissant très rapidement les alliages, en contournant la phase de cristallisation de la solidification. En conséquence, les matériaux ont une structure désordonnée unique, ce qui leur confère un niveau de résistance supérieur à celui des alliages cristallins conventionnels.

Les BMG peuvent également supporter des déformations réversibles plus importantes que les autres métaux, et leur manque de périodicité à longue portée les rend également plus résistants à la corrosion. Bien que les métaux amorphes présentent clairement des caractéristiques de fabrication avantageuses, ils se sont révélés auparavant difficiles à assembler avec d'autres matériaux et à imprimer en couches plus épaisses.

En collaboration avec le collaborateur en série de la NASA LM Group Holdings (LMGH), Fabrisonic a tenté de surmonter ces limitations en utilisant son procédé d'impression 3D UAM pour fusionner des métaux amorphes avec d'autres alliages. Les entreprises ont prouvé la faisabilité du procédé en joignant plusieurs alliages amorphes différents et en étudiant la réaction afin de mieux comprendre leurs compositions d'interface.

Au cours des tests, l'équipe a découvert que la basse température de l'UAM permettait d'assembler des alliages métalliques dissemblables avec peu ou pas de formation intermétallique et sans diminuer leurs caractéristiques de haute résistance. Les entreprises ont également découvert que plusieurs passages pouvaient être utilisés pour ajouter plus de métaux, ce qui, à son tour, permettait d'adapter l'épaisseur de la structure en fonction de son application d'utilisation finale.

Selon l'article, la faible ductilité est souvent un problème avec les alliages cristallins existants, mais étant donné que l'UAM est compatible avec plusieurs matériaux, il permet d'ajouter plus de métaux ductiles au mélange. De même, les techniques de soudage traditionnelles limitaient les BMG à des géométries spécifiques, mais les évaluations ont montré que des formes 3D plus complexes pouvaient désormais être obtenues avec l'UAM, et à moindre coût également.

Dans l'ensemble, dans la phase I du programme de développement de la NASA, les partenaires ont réussi à fusionner des métaux cristallins tels que l'aluminium, le titane et l'acier, produisant des pièces d'une épaisseur de paroi de 1 mm. À l'avenir, la technique d'impression 3D pourrait être déployée dans la création de panneaux stratifiés destinés à être utilisés dans des équipements lourds ou pour isoler des oléoducs et des gazoducs.

"LMGH et Fabrisonic peuvent fournir des produits et des services qui constituent une avancée générationnelle par rapport à l'état de l'art actuel", ont déclaré les sociétés dans leur article. "Des avantages significatifs dans la protection des matériaux de base, la prolongation de la durée de vie et l'augmentation de l'efficacité des applications, tous fournissent un arsenal de leviers de marché."

Les conclusions de Fabrisonic sont détaillées dans son livre blanc intitulé "Fabrication de surfaces revêtues résistantes à l'usure amorphe et à la corrosion à l'aide de la fabrication additive par ultrasons (UAM)", qui a été publié sur le site Web de la société et rédigé par Mark Norfolk, président de Fabrisonic.

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L'image présentée montre le système Fabrisonic SonicLayer 7200 UAM utilisé dans le cadre de l'étude. Photo via Fabrisonic.

Paul est diplômé en histoire et en journalisme et se passionne pour la découverte des dernières nouveautés technologiques.