Compte tenu du développement technologique accéléré, la technologie d’impression 3D métal est devenue un outil créatif majeur dans le secteur aérospatial. Cette méthode augmente non seulement considérablement la précision et l'efficacité de la production, mais favorise également la recherche et l'application de nouveaux matériaux d'alliage. Puisqu’ils améliorent considérablement la conception, la construction et la maintenance des avions, ces nouveaux alliages, avec leurs caractéristiques uniques, deviennent de plus en plus importants dans l’industrie aérospatiale.
L'impression 3D métallique est une technique de fabrication additive sophistiquée dans laquelle des objets tridimensionnels sont produits couche par couche en collectant des particules ou des fils métalliques. Moins de matériaux sont utilisés dans l’impression 3D métallique que dans les méthodes de production traditionnelles telles que le moulage, le forgeage et la découpe ; il offre également des cycles de fabrication plus rapides et une plus grande liberté de conception. Ces avantages ont conduit à une large application de l’impression 3D métallique dans l’industrie aéronautique, notamment dans la fabrication d’éléments structurels complexes.
Le développement de nouveaux alliages est l’un des principaux moteurs du progrès scientifique dans le domaine de l’impression 3D métallique. Outre une résistance exceptionnelle, une ténacité élevée et une forte résistance à la corrosion, ces nouveaux alliages présentent des qualités de légèreté et de bonnes performances à haute température. Des éléments structurels aux composants de moteur en passant par les systèmes de protection thermique, ces caractéristiques offrent au nouvel alliage des opportunités d'application considérables dans le secteur aéronautique.
Utilisant le nouvel alliage haute température GRX-810 de nickel-cobalt-oxyde de chrome renforcé par dispersion (ODS), développé en association entre la NASA et Elementum 3D, cet alliage présente une résistance au fluage, une résistance et une résistance à l'oxydation exceptionnelles à haute température. La résistance et la résistance à l'oxydation du GRX-810 ont doublé et sa résistance au fluage, par rapport aux alliages imprimés à haute température conventionnels, a été 1 000 fois améliorée. Cela fait du GRX-810 un matériau approprié pour créer des composants de moteur plus fins et plus petits, améliorant ainsi l'économie de carburant, les coûts de fonctionnement et la durabilité. En outre adapté à la fabrication de composants fonctionnant à des températures de fonctionnement plus élevées, y compris les tuyères de moteurs de fusée, GRX-810 est
Outre le GRX-810, les nouveaux alliages utilisés dans l'impression 3D métallique incluent également l'EOS Nickel Alloy IN738 et l'EOS Nickel Alloy K500. La haute résistance, la résistance à la chaleur et la résistance exceptionnelle à la corrosion font de l'IN738 un superalliage à base de nickel haute performance, parfait pour la fabrication d'aubes de turbine et d'autres composants énergétiques haute performance ainsi que pour les systèmes de turbomachines fonctionnant sous une pression énorme. L'EOS IN738 peut réduire considérablement la détérioration dans les applications à haute pression et résister à davantage de conditions de température que les superalliages conventionnels. Pour le secteur aéronautique créant des composants fiables et efficaces, l'IN738 est donc un choix parfait.
Développé à la demande d'une grande société de lancement spatial, le K500 combine les caractéristiques d'un alliage de nickel et d'un alliage de cuivre pour offrir un mélange équilibré de résistance et de conductivité thermique modeste. Ce matériau est tout à fait approprié pour le traitement chimique et les applications maritimes telles que les pompes et les vannes, ainsi que pour la fabrication de composants d'applications spatiales, notamment les propulseurs et les tuyères. Dans le domaine des matériaux d'impression 3D, la sortie du K500 comble l'écart entre la résistance mécanique et la conductivité thermique, offrant ainsi plus d'options au secteur aérospatial.
De plus, des experts du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) et du Laboratoire national de technologie énergétique (NETL) ont efficacement conçu et imprimé en 3D l'alliage le plus léger et sans fissures à ce jour. Composé de sept éléments, riches en niobium, cet alliage a une structure d'alliage complexe. Point de fusion d'au moins 48 % supérieur à celui des superalliages nickel-cobalt précédents, il peut résister à des températures élevées supérieures à 1 315 degrés sans fondre. Outre l’amélioration de la qualité de fabrication additive des aubes de turbine, cette avancée imaginative contribue à réduire le poids des avions et des turbines à gaz et à améliorer les performances générales.
Les constructeurs aéronautiques trouvent une grande utilité aux alliages nouvellement développés créés par impression 3D métallique. De nouveaux alliages peuvent être développés, par exemple, pour construire des composants de moteur critiques tels que des joints d'isolation à haute température, des aubes de turbine et des chambres de combustion à partir desquels le nouvel alliage est le choix idéal car sa résistance à haute température, sa résistance à la corrosion et sa résistance à l'usure lui permettent pour résister aux environnements chimiques et aux fortes charges thermiques. De plus, le nouvel alliage permet la production de pièces importantes, notamment des sections structurelles et des systèmes de protection thermique, améliorant ainsi la sécurité générale et les performances des avions.
Les nouveaux alliages utilisés dans l’impression 3D métallique font non seulement progresser la technologie aéronautique, mais offrent également des opportunités imaginatives dans de nombreux autres domaines. De nouveaux alliages peuvent être générés pour le secteur de l’énergie, par exemple pour construire des pièces de turbine à gaz et des composants structurels plus robustes et plus efficaces pour les réacteurs nucléaires. L’industrie médicale utilise de nouveaux alliages dans la fabrication d’équipements et d’implants plus précis et plus fiables. Ces applications étendent non seulement le spectre des possibilités de la technologie d’impression 3D métal, mais soutiennent également la modernisation industrielle dans des secteurs connexes et le progrès technologique dans des domaines pertinents.
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