fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Institut fédéral suisse des matériaux et de la recherche (Empa) utilise la technologie de fabrication additive par arc électrique pour réparer et renforcer des composants en acier endommagés, afin de prolonger la durée de vie des infrastructures telles que les ponts. Cette technique consiste à déposer du métal couche par couche sur un substrat à l'aide d'un bras robotisé et d'un arc électrique qui fait fondre un fil, créant ainsi des « rustines » sur les structures en acier fissurées ou endommagées.
L'acier est largement utilisé dans les structures de construction, mais la corrosion ou les contraintes peuvent l'endommager. La réparation de composants en acier fissurés est généralement coûteuse et difficile à réaliser. Les recherches de l'Empa visent à résoudre ce problème en optimisant la géométrie des renforts imprimés en 3D pour répartir les contraintes et empêcher ou ralentir la propagation des fissures. L'équipe souligne que la clé de l'efficacité du renfort réside dans la forme, et non dans la quantité de matériau utilisé.
Lors des expériences, les chercheurs ont imprimé des renforts en acier sur des plaques d'acier fissurées de différentes tailles et ont effectué des tests de charge répétés. Les résultats montrent que la durée de vie en fatigue des plaques d'acier réparées par WAAM peut être multipliée par quatre au maximum, les plaques dotées de renforts à deux niveaux en escalier présentant les meilleures performances.
Cependant, cette méthode présente également des défis. Une conception géométrique inappropriée des rustines imprimées en 3D peut créer de nouvelles concentrations de contraintes, le point de risque se situant dans la zone de contact entre le métal imprimé et le substrat en acier. De plus, la plupart des systèmes WAAM sont basés sur des bras robotisés industriels, ce qui rend leur transport sur les sites d'infrastructure difficile. Actuellement, les composants endommagés doivent être démontés et envoyés à l'atelier pour réparation, ce qui n'est pas réaliste pour les pièces installées à l'intérieur des structures. Le développement d'imprimantes 3D WAAM mobiles pourrait améliorer cette situation.
Outre les applications de réparation, l'équipe de l'Empa explore également l'utilisation de la fabrication additive métallique et de formes géométriques intelligentes pour produire des structures capables de céder sous des charges extrêmes et de retrouver leur forme initiale une fois la charge réduite. Ces structures conviennent aux zones sismiques ainsi qu'aux ponts et dispositifs techniques nécessitant une résistance aux vibrations. L'équipe de recherche s'intéresse également à la production de composants mécaniques nécessitant une résistance aux contraintes et un poids minimal.
La technologie WAAM métallique offre des perspectives prometteuses dans le domaine de la réparation. Par exemple, dans l'industrie maritime, cette technologie est utilisée pour des réparations à la demande. L'équipe indique que, grâce à l'impression 3D, des renforts métalliques peuvent être appliqués avec précision aux endroits nécessaires de la structure, permettant ainsi d'économiser des matériaux, de l'énergie et des coûts.
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