La technique, qui s’inspire de la structure des os et du bois, intègre deux têtes de soudage, chacune chargée d’un type de fil métallique différent.
Les différents types de métaux ont des qualités différentes, de sorte que leur combinaison peut donner des objets plus performants que ceux fabriqués à partir d’un seul métal. Une nouvelle technique permet désormais aux imprimantes 3D de réaliser ce type de mélange, plus rapidement et plus facilement que jamais.
Actuellement, l’une des méthodes les plus courantes d’impression 3D d’objets composés de plusieurs métaux fait appel à une technique connue sous le nom de fabrication additive par arc électrique.
En bref, cette technique consiste à utiliser une tête de soudage pour produire un arc électrique qui fait fondre un fil métallique. Ce métal en fusion est déposé en couches successives, construisant progressivement l’objet souhaité.
Chaque fois qu’un métal différent est requis dans un travail d’impression, le processus doit être interrompu pour que le fil d’un métal puisse être remplacé par un fil d’un autre métal.
Cherchant à rationaliser ce processus, une équipe de l’université de l’État de Washington aux Etats-Unis dirigée par le professeur Amit Bandyopadhyay a mis au point une nouvelle technique qui intègre deux têtes de soudage disponibles dans le commerce, chacune chargée d’un fil fait d’un métal différent.
L’une des têtes dépose d’abord un métal de manière circulaire, formant un anneau. L’autre tête se précipite ensuite et dépose l’autre type de métal à l’intérieur de cet anneau, ce qui confère à la structure un noyau solide.
Au fur et à mesure que les deux métaux refroidissent, l’anneau extérieur se rétracte plus rapidement que le noyau intérieur. Cela produit une pression à l’interface entre les deux métaux, les liant l’un à l’autre.
Le processus est répété à l’infini, couche par couche, pour aboutir finalement à une seule colonne « bimétallique ».
Jusqu’à présent, les scientifiques ont créé des structures bimétalliques – telles qu’une colonne avec un noyau en acier inoxydable contenu dans une enveloppe en acier plus doux – qui étaient de 33 % à 42 % plus résistantes que des structures équivalentes constituées de l’un ou l’autre des métaux pris isolément.
On espère que cette technique pourra être utilisée pour créer des produits tels que des arbres d’essieu résistant au couple, des pièces d’engins spatiaux avec des noyaux de refroidissement entourés de boîtiers résistant à la chaleur, ou même des implants artificiels de hanche avec un noyau magnétique thérapeutique enrobé dans du titane durable.
Et ces éléments ne devraient pas nécessairement prendre la forme de tiges ou de colonnes.
« L’exemple que nous avons montré dans ce travail est celui des structures radiales, où les deux matériaux sont placés radialement », explique Amit Bandyopadhyay. « Mais nous devrions être en mesure de réaliser n’importe quel modèle pouvant être imprimé en 3D. »
