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

À gauche, 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 National Science Foundation des États-Unis, ont développé un alliage superélastique à mémoire de forme (SMA) pour l’impression 3D. Le matériau évite les défauts des pièces tels que la déformation et le délaminage qui se produisent généralement lorsque ces matériaux sont imprimés en 3D sur un équipement de type LPBF (fusion sur lit de poudre laser).

Les SMA nickel-titane sont utilisés dans les applications aérospatiales et biomédicales, notamment les ailes d'avion et les dispositifs chirurgicaux, car ils reviennent à leur état d'origine après application de chaleur ou de contrainte. Cependant, en raison du coût et de la nature gourmande en ressources du processus de fabrication, l’utilisation des SMA nickel-titane a été limitée.

"Les alliages à mémoire de forme sont des matériaux intelligents capables de mémoriser 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 précis pour garantir que le matériau possède les propriétés souhaitées."

La plupart des matériaux nickel-titane sont endommagés lors d'un processus LPBF typique. Les chercheurs ont utilisé un cadre pour sélectionner les paramètres optimaux afin de prévenir les défauts et de fabriquer des pièces en nickel-titane présentant systématiquement une superélasticité à la traction à température ambiante de 6 %. Ce pourcentage est presque le double du montant précédemment documenté, affirme l'université.

Ce 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 nickel-titane à mémoire de forme présentant les caractéristiques mécaniques et fonctionnelles souhaitées", a déclaré Xue. "Si nous pouvons adapter la texture cristallographique et la microstructure, il existe bien plus d'applications dans lesquelles ces alliages à mémoire de forme peuvent être utilisés."