Des chercheurs conçoivent un alliage à mémoire de forme superélastique pour l'impression 3D

Montré à gauche est une micrographie électronique de poudre de nickel-titane. La poudre peut être utilisée pour fabriquer des pièces imprimées en 3D comme les treillis à droite. Ingénierie A&M du Texas

Des ingénieurs de la Texas A&M University, soutenus par la US National Science Foundation, ont développé un alliage à mémoire de forme (SMA) superélastique pour l'impression 3D. Le matériau empêche les défauts de pièces tels que le gauchissement et le délaminage qui se produisent couramment lorsque ces matériaux sont imprimés en 3D sur un équipement de type LPBF (laser powder bed fusion).

Les SMA au nickel-titane sont utilisés dans les applications aérospatiales et biomédicales, y compris les ailes d'avion et les dispositifs chirurgicaux, car ils reviennent à leur état d'origine après l'application de chaleur ou de stress. Cependant, en raison de la nature coûteuse et gourmande en ressources du processus de fabrication, l'utilisation d'AMF 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 d'un article sur la recherche et le développement. "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 plupart des matériaux nickel-titane sont endommagés au cours d'un processus LPBF typique. Les chercheurs ont utilisé un cadre pour sélectionner les paramètres optimaux pour prévenir les défauts et fabriquer des pièces en nickel-titane qui ont constamment une superélasticité en traction à température ambiante de 6 %. Ce pourcentage est presque le double du montant précédemment documenté, dit l'université.

Le développement a le potentiel d'augmenter l'évolutivité des SMA nickel-titane imprimés en 3D. L'"étude peut servir de guide sur la manière d'imprimer des alliages à mémoire de forme nickel-titane avec les caractéristiques mécaniques et fonctionnelles souhaitées", a déclaré Xue. "Si nous pouvons adapter la texture cristallographique et la microstructure, il y a bien plus d'applications dans lesquelles ces alliages à mémoire de forme peuvent être utilisés."