J’en ai déjà parlé en passant, mais je pense que ce point est suffisamment important pour y consacrer un billet entier. Avec l’impression 3D, nous pouvons contrôler, dans une certaine mesure, certains comportements de cristallisation dans certains polymères et certaines microstructures dans certains procédés métalliques. Nous pouvons également créer des treillis et d’autres structures qui peuvent modifier le module d’un composant.
Nous pouvons modifier le “remplissage” d’une pièce en déposant différentes quantités de matériau à différents endroits. Nous pouvons modifier d’autres propriétés en modifiant les formes du “remplissage” afin qu’elles absorbent l’énergie, ajoutent de la résistance, changent la résistance à la compression ou modifient le comportement de la pièce dans son ensemble ou à différents endroits. Nous pouvons également modifier le remplissage pour modifier la rigidité.
Nous pouvons revêtir une pièce, en utilisant le dépôt par énergie dirigée (DED) ou le placage, pour modifier sa surface, sa dureté et sa durabilité. Nous pouvons fabriquer des pièces à gradient en utilisant le DED, l’Aerosint ou d’autres procédés pour modifier les propriétés à un endroit spécifique du composant. Nous pouvons utiliser plusieurs matériaux dans une même zone (avec l’extrusion de matériaux ou le DED) ou imprimer le même matériau à différentes densités (PolyJet) pour modifier les propriétés, très localement également.
Nous pouvons produire différentes structures à l’intérieur d’une pièce et faire varier leur distribution, leur emplacement et leur forme en interne pour modifier les performances de la pièce. Il est possible d’imprimer en 3D un motif varié de différentes formes à l’intérieur d’un article pour en modifier les performances. Nous pouvons imprimer en 3D des sandwichs de différents matériaux les uns sur les autres. Nous pouvons modifier les textures de surface pour influer sur des caractéristiques telles que les propriétés de mèche, la rugosité, l’adhérence, l’aérodynamisme, etc. Nous pouvons modifier les textures internes pour changer la vitesse d’écoulement des fluides ou des gaz à travers une pièce et sous quelle forme.
Nous pouvons combiner des pièces pour qu’un tube serve également de dissipateur thermique. Nous pouvons modifier l’orientation, la densité et la longueur des fibres dans les pièces pour en altérer les performances. Nous pouvons incorporer des additifs aux matériaux pour en modifier les performances. Avec une machine à double vis, nous pourrions même mélanger différentes bulles de verre, fibres de verre, fibres de carbone ou autres matières pour différentes zones d’une pièce – bien que cela ne soit pas encore vraiment réalisé. Nous pouvons modifier les trajectoires des outils, ce qui modifiera la façon dont les pièces adhèrent, se brisent et sont construites. Nous pouvons laisser des poches d’air dans les composants pour modifier les performances, ce qui peut donner des pièces à densité variable. Nous pouvons recuire les pièces pour modifier leur comportement et leurs propriétés.
Dans l’ensemble, l’impression 3D nous donne une grande marge de manœuvre pour modifier les conditions locales tout en fabriquant une géométrie particulière à un moment et dans un lieu précis. La liberté que nous procure cette heureuse condition signifie que nous pouvons effectivement produire un matériau totalement nouveau pour chaque pièce.
Donc, oui, nous pouvons personnaliser en masse la semelle de votre chaussure pour qu’elle soit exactement à votre taille, tandis que la mienne pourrait être à ma taille. Mais nous pouvons aussi créer un ensemble complètement différent de structures, de matériaux et de façons de les combiner afin de créer la géométrie parfaite pour vous. Ainsi, la semelle de votre chaussure pourrait contenir de nombreuses structures en treillis épais, car elles sont optimales pour votre façon de marcher, alors que ma chaussure a peu de treillis. Ceux que j’ai pourraient être creux et accompagnés de structures en nid d’abeille. La semelle de votre chaussure est peut-être imprimée avec de nombreuses couches, alors que la mienne comporte des couches épaisses et fines entremêlées. Peut-être avez-vous des structures TPU en forme d’étoile, ce que je n’ai pas du tout.
À ce stade, il serait très difficile d’imaginer la somme totale de toutes les possibilités. Même si l’on prend une pièce relativement simple et que l’on s’en tient à l’utilisation d’un seul matériau et d’un seul procédé, la myriade de choses que l’on peut faire rien qu’avec le remplissage et la structure est immense. Il serait difficile aujourd’hui d’être capable de prendre des données de numérisation 3D, d’analyse par éléments finis et autres, puis de concevoir la structure optimale de manière automatisée. Pour de nombreux composants, les conceptions particulières qui seraient nécessaires n’en vaudraient pas la peine, car il faudrait beaucoup de temps de conception coûteux pour fabriquer un élément non standard ou unique qui pourrait n’offrir qu’une amélioration marginale par rapport à une conception standard. Mais, si nous voulons optimiser chaque élément, une voie automatisée vers une conception optimale pour chaque pièce individuelle est le point final logique de ce développement.
Conceptions multimatériaux imprimées en 3D.
Si nous pouvons convertir toutes les données et les intentions en conceptions automatisées, alors nous pourrions, en fait, fabriquer un matériau différent pour chaque pièce et chaque application unique. Ainsi, vous imprimez en 3D un nouveau design associé à des textures et des structures pour des tuyaux de cuivre verticaux, utilisés comme dissipateurs thermiques pour des échangeurs thermiques tubulaires destinés à refroidir des batteries dans des pays chauds, pour la roue avant gauche d’une Toyota Prius de 2023. Ou encore, un matériau adapté à votre forme, à votre pied et à votre façon de marcher pour cette pantoufle destinée à votre pied gauche. En ne pensant pas à une seule pièce mais plutôt à la fabrication de “matériaux” uniques pour chaque application ou pièce, nous pouvons aller beaucoup plus loin dans la fabrication de produits vraiment optimaux.
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