Roman humide

Posté par Personnel | 29 novembre 2022

Une méthode de mélange humide en instance de brevet développée par des chercheurs de l'Université Purdue permet la dispersion uniforme de particules électriquement conductrices dans des filaments polymères pour l'impression 3D basée sur la modélisation par dépôt fondu. Cette percée intègre des capacités de détection à l'intérieur de la pièce imprimée en 3D, ce qui permet de convertir rapidement des prototypes en composants entièrement fonctionnels.

L'impression 3D traditionnelle crée des prototypes sans capacité de détection, a expliqué un communiqué de presse de Purdue, ajoutant que des capteurs doivent être ajoutés à la pièce après coup si des évaluations doivent être effectuées. Le processus est analogue à l'ajout de pépites aux biscuits après leur cuisson. "Les pépites n'existent qu'à l'extérieur du biscuit. Les jauges de contrainte traditionnelles de type feuille, qui sont les capteurs de contrainte les plus courants, sont collées à la surface d'une pièce imprimée par une résine époxy", a expliqué Brittany Newell, professeure agrégée à la School of Engineering Technology du Purdue Polytechnic Institute. « Cependant, dans ce travail, les pépites sont ajoutées dans toute la pâte à biscuits avant la cuisson. Cela signifie que les capacités de détection font partie intégrante du composant imprimé et permettent de détecter l'intérieur du composant. Contrairement aux pépites, ces capteurs sont trop petits pour être vus sans microscope. Leur petite échelle permet à la pièce imprimée de conserver sa résistance qu'elle aurait autrement sacrifiée en raison des grands capteurs intégrés, tout en obtenant des capacités de détection entièrement intégrées », a déclaré Newell.

Newell, professeur agrégé Jose M. Garcia-Bravo, et Tyler Tallman, professeur adjoint à l'École d'aéronautique et d'astronautique du Collège d'ingénierie, ont créé la méthode de mélange humide avec des contributions cruciales de Cole Maynard, qui a obtenu son doctorat en août, et du doctorant Julio Hernandez.

La méthode de mélange humide Purdue assure une répartition uniforme des particules dans tout le filament. Avec les capteurs dispersés uniformément dans le filament, les fabricants et les chercheurs peuvent concevoir des pièces avec une plus grande variété de formes, indique le communiqué de presse.

"Les résultats de ce travail permettent aux utilisateurs de créer des structures 3D complexes avec des jauges de contrainte intégrées, déplaçant rapidement des pièces prototypes traditionnelles en pièces entièrement fonctionnelles et structurellement évaluables", a déclaré Newell. "Une limitation de l'application des pièces imprimées en 3D a été leur durabilité. Grâce à ce développement, nous pouvons surveiller en permanence la santé structurelle de la pièce avec le capteur intégré dans l'impression."

La technique élargit considérablement les applications électriques des pièces imprimées en 3D et des conceptions de capteurs, selon les chercheurs, et les propriétés électriques et mécaniques peuvent être « ajustées » pour optimiser le capteur ou la pièce pour une application souhaitée.

Le nouveau processus de mélange humide ne se limite pas à la conductivité du capteur, a ajouté Newell. "Ce travail peut être encore élargi pour ajouter d'autres types de particules en utilisant la même méthode de mélange humide. Cela pourrait inclure l'ajout de particules magnétiques pour les champs électromagnétiques, de particules fluorescentes et d'autres fonctionnalités", a déclaré Newell.

La recherche a été publiée dans l'édition de juillet 2022 de la revue à comité de lecture Advanced Engineering Materials et dans les éditions 2020, 2021 et 2022 de la revue American Society of Mechanical Engineers Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems. Les chercheurs ont reçu un financement du Naval Engineering Education Consortium, un programme des centres de guerre NAVSEA visant à cultiver des partenariats entre la Marine et les établissements d'enseignement supérieur.

Les chercheurs ont divulgué l'innovation au bureau de commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation, qui a déposé une demande de brevet sur la propriété intellectuelle. Les partenaires industriels souhaitant développer davantage cette innovation doivent contacter Dhananjay Sewak, [email protected], en citant le numéro de référence 69740.

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