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Soudage futur avec des architectures de matériaux réactifs imprimées en 3D

Thermite d’impression 3D [Source: Liebert]

Un groupe de chercheurs de l’Université Vanderbilt a développé une approche pour l’impression 3D de thermite pour réaliser l’assemblage de pièces.

La thermite est un composé volatil qui brûle à des températures extrêmes s’il est enflammé. La chaleur typique obtenue peut dépasser 2200 ° C, suffisamment chaude pour fondre ou brûler de nombreuses substances courantes. Le mélange de thermite utilisé par les chercheurs était une combinaison d’oxyde de fer, de poudre d’aluminium et de sulfate de calcium hémihydraté.

Charges en forme

L’idée ici prend un signal explosif de l’industrie et de l’armée, où des «charges creuses» sont souvent utilisées. L’idée d’une charge creuse est de contrôler, dans une certaine mesure, les forces générées par l’explosion. Cela se fait en modifiant la géométrie du matériau explosif afin qu’il brûle rapidement de manière prévisible et bénéfique.

Une idée similaire se déroule ici: les chercheurs ont eu l’idée de créer un objet en thermite en forme qui contrôlerait lui-même sa propre séquence de combustion. Pour fabriquer un tel objet, ils se sont tournés vers la technologie d’impression 3D.

Cela se fait en tirant parti de la propriété de la thermite de brûler le long d’un bord: par exemple, si vous aviez un long rectangle de thermite et que vous l’allumiez à une extrémité, une zone de brûlure se déplacerait le long du trajet du rectangle jusqu’à ce que tout soit consommé. La zone de brûlage aurait une «vitesse» mesurable. Les chercheurs rapportent que leur vitesse était proche de 3,2 mm par seconde, vous pouvez donc avoir une idée de la vitesse à laquelle ce processus se déroule.

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Cet exemple simple peut être rendu beaucoup plus complexe en modifiant la géométrie de l’objet thermite. De cette façon, les chercheurs ont pu créer des objets en thermite avec des propriétés de combustion contrôlables.

Thermite d’impression 3D

Vous ne pouvez pas simplement commander de la thermite imprimable en 3D, car ce serait un matériau plutôt dangereux à vendre et à utiliser. Au lieu de cela, les chercheurs ont conçu un mélange de thermite et de poudre de gypse comme liant. Il était imprimable en 3D et pouvait être durci en une forme solide après impression à l’air chaud.

Pour l’impression, les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D Ultimaker standard, mais une avec un système d’extrusion de seringue. Dans ce cas, ils ont utilisé l’extrudeuse de pâte Discov3ry de Structur3D, que nous avons examinée dans le passé. Il s’agit d’un système d’extrusion de pâte standard couramment utilisé comme add-on par les expérimentateurs.

Alors que les chercheurs ont utilisé ici un système d’extrusion plutôt grossier, il semble y avoir peu d’obstacles à l’impression 3D d’objets en thermite à des échelles beaucoup plus petites et avec des géométries plus complexes. Les vides internes, par exemple, pourraient être utilisés pour générer des retards dans les séquences de gravure. Cela rappelle un peu la conception d’un circuit électrique, mais au ralenti.

Utilisation de Thermite imprimé en 3D

Les chercheurs ont conçu plusieurs architectures pour tester la propagation de l’allumage, et ont pu mesurer plusieurs vitesses différentes en fonction de la géométrie. Cela devrait être le début d’un domaine beaucoup plus complexe dans lequel les conceptions de thermite sont appliquées à des situations réelles.

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Il existe plusieurs applications possibles pour cette technologie.

L’un pourrait être d’imprimer en 3D des «patchs» de thermite pré-fabriqués qui peuvent être utilisés pour souder avec précision un joint spécifique. Imaginez un «kit» à assembler sur le terrain, où vous placez les pièces ensemble et appliquez les patchs en thermite qui soudent les joints ensemble. Cela éviterait de devoir transporter du matériel de soudage lourd sur le site.

Une autre application pourrait être le soudage sous l’eau, car la thermite brûle bien sous l’eau car elle apporte son propre oxygène sous forme d’oxyde de fer. Un patch de thermite imprimé en 3D similaire pourrait être utilisé pour créer des joints par simple application plutôt que d’avoir un robot ou un plongeur coûteux faire le travail.

Cela semble assez intéressant, mais si vous envisagez d’examiner cela vous-même, sachez que la thermite peut être un matériau très dangereux.

Via Liebert

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