Dans l'industrie aérospatiale, la fabrication additive (FA) a attiré beaucoup d'attention, en particulier les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFRP) et la polymatérialisation des métaux, qui est un enjeu clé pour réduire le poids des pièces structurelles et augmenter la valeur ajoutée de la FA en utilisant Technologie d'impression 3D. Le département de recherche en ingénierie et le Fluid Science Institute de la Northeastern University Graduate School ont annoncé le 26 mai 2022 qu'ils avaient développé conjointement un matériau de liaison CFRP qui peut être directement serti sur un substrat métallique laminé 3D avec une résistance au cisaillement égale à celle de le collage actuel.
L'équipe de recherche conjointe de Keiichi Shirasu, Masayoshi Mizutani et Shigeru Obayashi de la Graduate School of Engineering, Tohoku University et JAMCO, a adopté la méthode Selective Laser Melting (SLM) dans cette étude.
Des saillies cylindriques ont été imprimées en 3D sur la surface de la plaque en alliage de titane. La structure de surface des protubérances cylindriques peut transférer efficacement la charge de cisaillement au sertissage CFRP. Le préimprégné CFRP a été inséré entre la plaque d'alliage de titane imprimée en 3D et la plaque CFRP, chauffé et pressé ensemble, et le matériau de liaison CFRP/alliage de titane a été fabriqué avec succès. Les plaques de CFRP et les protubérances cylindriques sont reliées entre elles par des préimprégnés de CFRP qui y sont insérés, ce qui inhibe la fracture (dénudage interfacial) à l'interface CFRP/alliage de titane. La résistance au cisaillement est de 20,6 MPa, soit 64 % de plus que celle du CFRP greffé sur des plaques en alliage de titane disponibles dans le commerce. Atteindre un niveau égal ou supérieur au collage actuel.
Cette recherche est le résultat d'un programme de recherche de premier plan de l'Agence nationale japonaise de développement des nouvelles énergies et des technologies industrielles (NEDO) "pour développer un collage 3D multi-matériaux et une technologie de moulage optimale pour obtenir une fiabilité plus élevée que le collage existant dans le secteur aérospatial".
Selon la forme et les caractéristiques du CFRP, la structure de la surface métallique est optimisée. Combiné avec les résultats de ce projet, il est prévu de réaliser le multi-matériau des composants pratiques à l'avenir et d'obtenir la technologie de fabrication du produit qui tient compte de la flexibilité de conception et des caractéristiques des matériaux. Tout en réalisant la légèreté, il réduit considérablement la génération de déchets de traitement et la consommation d'énergie.
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