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Aug 25, 2023

Pitt est la seule université aux États-Unis à posséder cette imprimante 3D géante pour le métal

Nichée dans le sous-sol du Benedum Hall de Pitt, devant les pièces de voitures de course qui se répandent dans les couloirs, vous trouverez une machine géante qui ressemble à un croisement entre un garage automobile et le port d'entrée d'un

Nichée dans le sous-sol du Benedum Hall de Pitt, devant les pièces de voitures de course qui se répandent dans les couloirs, vous trouverez une machine géante qui ressemble à un croisement entre un garage automobile et le port d'entrée d'un vaisseau spatial de science-fiction. Il s'agit d'une imprimante 3D de pointe pour le métal : la première Gefertec arc605 dans une université aux États-Unis.

Pour produire de grandes pièces métalliques spécialisées, la machine est imbattable, a déclaré Albert To, professeur William Kepler Whiteford à la Swanson School of Engineering et expert en impression 3D.

"Même de l'ordre de dizaines de pièces, c'est très avantageux", a-t-il déclaré. "Et si vous souhaitez inclure une certaine complexité, vous ne pouvez pas le faire autrement que par l'impression 3D."

L'imprimante utilise du soudage, faisant fondre du fil fabriqué à partir de métaux comme l'acier inoxydable, le titane et les alliages d'aluminium et le déposant couche par couche. Les précédentes imprimantes 3D métalliques en laboratoire utilisant des lasers et de la poudre métallique pouvaient produire quelques centaines de grammes par heure ; celui-ci est un ordre de grandeur plus rapide.

[Découvrez les coulisses de l'atelier d'usinage de l'école Dietrich]

Cela rend l'imprimante Gefertec idéale pour produire des pièces plus grandes qui devraient normalement être moulées et usinées, une approche coûteuse qui n'est souvent pas pratique pour la fabrication de pièces spécialisées en petits lots. L'un des premiers projets de To, par exemple, consiste à fabriquer un pont d'un mètre de long pour l'armée américaine, qui n'est plus fabriqué.

Bien que cette technologie existe depuis des décennies, ce n’est qu’au cours des dernières années qu’elle est devenue suffisamment fiable pour être largement remarquée. « Tout d'un coup, il y a un très grand intérêt pour l'industrie », notamment dans l'aérospatiale, l'énergie nucléaire, le pétrole et le gaz, a déclaré To.

Le logiciel avancé de la machine et ses capacités « cinq axes » où les pièces peuvent être tournées et inclinées pendant l'impression signifient qu'elle peut être utilisée pour créer des pièces métalliques complexes. Mais il reste encore beaucoup de problèmes à résoudre. Par exemple, les métaux se déforment lorsqu'ils chauffent et refroidissent, un processus que To utilise la nouvelle imprimante pour étudier grâce au financement de l'armée américaine et du ministère de l'Énergie.

Xavier Jimenez, doctorant en troisième année dans le laboratoire de To, développe un procédé d'impression 3D utilisant un nouveau type d'aluminium à haute résistance qui a des applications potentielles dans l'aérospatiale mais qui a tendance à se fissurer lorsqu'il est soudé.

"Vous devez régler tous ces différents paramètres pour déterminer ce qui produira la soudure de la meilleure qualité", a déclaré Jimenez. "Chaque matériau se comporte un peu différemment."

Jimenez est venu chez Pitt en partie parce qu'il voulait travailler avec le Gefertec arc605, mais le COVID-19 a mis des bâtons dans les roues et l'imprimante a mis trois ans pour arriver à Pitt. La machine est plus grande que certains studios et, lorsqu'elle est arrivée, elle a dû être déposée pièce par pièce dans le laboratoire via une grue, puis assemblée.

Après avoir terminé l’installation, l’équipe est maintenant en train de tester les paramètres pour l’impression 3D de différents métaux. En testant cette approche pour différents métaux, puis en utilisant les rayons X et en testant les propriétés des matériaux, ils peuvent commencer à modéliser la manière dont le processus affecte une pièce, depuis la déformation visible jusqu'aux modifications de la structure microscopique du matériau.

Plus loin, To collabore avec des collègues pour créer des composants intelligents dans lesquels des câbles à fibres optiques sont intégrés dans des pièces métalliques imprimées en 3D pour détecter la température et la déformation de la pièce.

"Cela a demandé beaucoup de travail de rassembler toutes les pièces pour faire fonctionner la machine", a déclaré Jimenez. "Nous sommes très heureux que ce soit ici."

— Patrick Monahan, photographie d'Aimee Obidzinski