Les brèves de l’impression 3D, 27 mars 2021 : Sandia, Desktop Metal & Uniformity Labs, Thermwood.

Les brèves de l’impression 3D, 27 mars 2021 : Sandia, Desktop Metal & Uniformity Labs, Thermwood.

Dans les brèves d’aujourd’hui sur l’impression 3D, nous abordons la façon dont les roches imprimées en 3D sont utilisées pour détecter les tremblements de terre, le frittage de l’aluminium pour l’impression 3D par jet de liant, et deux nouvelles intéressantes de Thermwood concernant sa technologie de fabrication additive.

Utilisation de roches imprimées en 3D pour identifier les signes précurseurs des tremblements de terre

Hongkyu Yoon, géoscientifique des Sandia National Laboratories, tient une roche fracturée imprimée en 3D. Hongkyu a pressé des roches imprimées en 3D jusqu’à ce qu’elles se fissurent et a écouté le son des roches qui se brisent pour pouvoir identifier les signes précurseurs des tremblements de terre. Crédit photo : Rebecca Gustaf

La fracturation, la stimulation de l’énergie géothermique et la séquestration du dioxyde de carbone peuvent toutes entraîner des tremblements de terre et, bien que les entreprises du secteur de l’énergie vérifient les failles aussi souvent qu’elles le peuvent, l’inattendu peut toujours se produire. Une équipe de géoscientifiques des Sandia National Laboratories voulait apprendre à mieux comprendre et détecter ces tremblements de terre inattendus, déclenchés par l’exploration énergétique, mais ils avaient besoin de roches qui se fractureraient de la même manière chaque fois qu’une pression serait appliquée afin d’étudier les signes avant-coureurs de défaillances de failles. Malheureusement, les roches naturelles, même lorsqu’elles sont recueillies au même endroit, peuvent présenter des stratifications et des orientations minérales différentes, et donc des points faibles différents. En collaboration avec des chercheurs de l’université de Purdue, l’équipe de Sandia a imprimé des roches en 3D sur une ProJet 360 pour étudier comment la pression peut se transférer à travers les pores jusqu’aux lignes de faille, et a également écrasé des roches imprimées en 3D auxquelles des points faibles avaient été spécialement ajoutés pour entendre le son des différents types de failles. Les données sonores obtenues ont ensuite été combinées avec une technique d’apprentissage automatique appelée algorithme de forêt aléatoire pour aider à identifier des modèles dans les données afin de détecter les signaux d’éventuels événements sismiques. Un modèle informatique à grande échelle des tremblements de terre passés a été utilisé pour mieux comprendre comment le stress de l’injection d’eau est transféré à une faille pour provoquer ces tremblements.

Hongkyu Yoon, géoscientifique à Sandia, a déclaré : « Il s’avère que nous pouvons utiliser cette variabilité des réponses mécaniques et sismiques d’une fracture imprimée en 3D à notre avantage pour nous aider à comprendre les processus fondamentaux de la fracturation et son impact sur l’écoulement des fluides dans les roches. »

Un autre géoscientifique de Sandia, Kyung Won Chang, a déclaré : « En général, nous avons besoin de modèles multiphysiques qui couplent différentes formes de contraintes, au-delà de la simple pression interstitielle et de la déformation des roches, pour comprendre les tremblements de terre induits et les corréler avec les activités énergétiques, telles que la stimulation hydraulique et l’injection d’eaux usées. »

Chang et Yoon travaillent ensemble pour appliquer et mettre à l’échelle des algorithmes d’apprentissage automatique afin de trouver des failles cachées et de déterminer les signatures de contraintes géologiques qui pourraient prédire l’intensité d’un tremblement de terre déclenché. Pour en savoir plus, consultez les articles publiés sur les différents aspects de cette recherche, comme le transfert de contraintes, ici, ici et ici.

Desktop Metal, Uniformity Labs : Poudre d’aluminium pour l’injection de liant

L’aluminium 6061 entièrement dense et frittable, dont la résistance est supérieure à celle du corroyage, sera disponible pour la technologie du jet de liant, marquant ainsi une avancée significative pour l’industrie de l’AM, car il s’agit de l’un des matériaux les plus recherchés pour l’automobile, l’aérospatiale et l’électronique grand public. Crédit photo : Business Wire

Les sociétés de fabrication additive Desktop Metal (NYSE : DM) et Uniformity Labs ont passé plusieurs années à collaborer pour mettre au point une poudre d’aluminium révolutionnaire qui permet de fritter l’aluminium dans la technologie de projection de liant, et voilà qu’elle est enfin disponible. Cette nouvelle matière première à faible coût permet d’imprimer de l’aluminium 6061 entièrement dense et frittable qui présente une meilleure limite d’élasticité et une meilleure résistance à la traction que l’aluminium 6061 corroyé, et elle est également compatible avec les liants à base d’eau. Il s’agit d’une amélioration majeure par rapport aux anciennes techniques de frittage de l’aluminium : il n’est plus nécessaire d’enrober les particules de poudre, de mélanger des adjuvants de frittage, d’utiliser des liants contenant des nanoparticules coûteuses ou d’ajouter d’autres métaux, comme le magnésium, le plomb ou l’étain. Les deux entreprises continueront à travailler ensemble pour qualifier leur nouvelle poudre et adapter la production en vue d’un lancement commercial ; puis, une fois que l’aluminium Uniformity 6061 sera entièrement qualifié, il sera exclusivement disponible pour être utilisé avec la plateforme du système de production de Desktop Metal.

« Cette percée représente une étape importante dans le développement de l’aluminium pour le binder jetting et une avancée significative pour l’industrie de l’AM, car c’est l’un des matériaux les plus recherchés pour l’automobile, l’aérospatiale et l’électronique grand public. Le marché mondial des pièces moulées en aluminium représente plus de 50 milliards de dollars par an, et il est prêt à être bouleversé par les solutions d’AM par projection de liant », a déclaré Ric Fulop, PDG et cofondateur de Desktop Metal. « Ces propriétés sont les meilleures que nous connaissions pour une poudre d’aluminium 6061 frittée, et nous sommes ravis de mettre ce matériau à la disposition exclusive des clients de Desktop Metal dans le cadre de notre partenariat avec Uniformity Labs. »

Thermwood dévoile un système d’automatisation des couches de capteurs thermiques

Système d’automatisation des couches de capteurs thermiques. Crédit photo : Thermwood

Grâce à une fonction brevetée de « contrôle de la durée des couches », les machines de fabrication additive à grande échelle (LSAM) de Thermwood peuvent déjà imprimer de grandes structures composites thermoplastiques, pour de multiples applications, qui sont fusionnées presque parfaitement. Mais aujourd’hui, la société a introduit une nouvelle capacité technique LSAM, appelée Thermal Sensor Layer Automation System, qui rend le contrôle de la température d’impression totalement automatique, ce qui garantit véritablement une fusion totale entre les couches imprimées. Le nouveau système de Thermwood utilise un capteur rotatif sans contact pour mesurer en permanence la température d’une couche juste avant qu’une nouvelle bille de matériau ne sorte de la buse, ce qui signifie que l’imprimante peut ajuster automatiquement le ressort d’alimentation pour obtenir la température optimale pour la fusion entre les couches, ce qui équivaut à une meilleure qualité des pièces.

Un algorithme avancé traite rapidement les données du capteur pour ajuster la vitesse d’impression, ce qui signifie que le programme CNC n’est plus responsable de la vitesse d’impression : le système de contrôle LSAM réagit automatiquement aux changements de l’environnement d’impression et s’en occupe. Avec le nouveau système de Thermwood, la température optimale d’impression est désormais stockée avec les autres paramètres dans la commande pour chaque polymère. Ainsi, pour imprimer avec un matériau spécifique, il suffit de charger le programme de la pièce, de choisir le matériau et d’appuyer sur le bouton « On », car l’ensemble du processus de fabrication est désormais presque entièrement automatisé, sans nécessiter de réglages ou d’interventions de la part d’un opérateur. Thermwood propose également des adaptations, de sorte que les clients actuels de LSAM peuvent mettre à niveau leurs systèmes existants pour y ajouter le nouveau système d’automatisation des couches de capteurs thermiques.

En parlant de Thermwood, le fabricant de LSAM a une autre bonne nouvelle à partager : sa nouvelle gamme de systèmes LSAM à moindre coût, appelée LSAM Additive Printers, est désormais disponible. Ses systèmes existants sont souvent utilisés pour fabriquer des produits de grande taille entièrement fusionnés, comme des moules et des outils pour l’aérospatiale, à partir de polymères thermoplastiques composites renforcés, y compris des matériaux haute température comme le PEI et le PSU, mais les clients ont demandé un système plus petit qui offre les caractéristiques et la qualité d’impression des systèmes LSAM phares de Thermwood, mais à un coût inférieur. Les nouvelles imprimantes additives LSAM sont des machines  » d’impression seulement  » construites autour de la nouvelle tête d’impression LSAM de 30 mm ; en revanche, les têtes d’impression normales de 40-60 mm pèsent plus de deux tonnes et nécessitent de puissants servomoteurs. Thermwood a repensé la structure du portique de ses routeurs CNC à 5 axes afin de pouvoir manipuler la nouvelle tête d’impression qui, bien que plus petite que l’originale, reste assez grosse.

Les nouvelles imprimantes additives LSAM sont des modèles à portique fixe et à table mobile, capables d’imprimer des pièces d’un mètre de haut. La tête d’impression de 30 mm peut imprimer jusqu’à 30 kg de matériau par heure, à des températures allant jusqu’à 450°C. Elle existe en deux styles, le premier mesurant cinq pieds de large avec dix pieds de mouvement d’avant en arrière, et vice versa pour le second, et le poids maximal d’impression de la table est de 1 000 livres, bien que le second style dispose d’un double servomoteur en option, qui double la capacité de charge. Parmi les autres caractéristiques, citons un boîtier optionnel qui entoure la machine, un séchoir à double trémie optionnel pour les applications qui changent souvent de matériaux, et le nouveau système d’automatisation des couches à capteur thermique de Thermwood, également disponible sur les nouvelles imprimantes additives LSAM.

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