Une équipe du RMIT imprime en 3D un treillis en titane capable de flotter dans l’eau de mer
La structure hybride métal-polymère a conservé sa flottabilité malgré l’apparition de fissures et de fractures
Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université RMIT a imprimé en 3D un treillis en titane capable de flotter et de conserver sa flottabilité même après avoir subi d’importants dommages. Il s’agit du premier métamatériau hybride à structure en treillis métallique flottant documenté à ce jour.
Des entretoises creuses et interconnectées en titane, remplies de mousse de polyuréthane, permettent à l’eau de circuler à travers le treillis tandis que les entretoises étanches assurent sa flottabilité. Des échantillons ont flotté dans l’eau douce pendant plus de deux mois.
« Bien que les treillis métalliques puissent être incroyablement légers, avec des densités inférieures au dixième de celle de l’eau, leurs espaces ouverts et interconnectés permettent à l’eau de pénétrer dans la structure, ce qui les fait couler », a déclaré Jordan Noronha, chercheur principal au Centre de FA de l’Université RMIT.
« En remplissant uniquement les entretoises creuses en titane de mousse de polyuréthane, nous avons créé une structure qui permet à l’eau de la traverser tout en restant flottante, même après l’apparition de fissures importantes et d’autres dommages », a-t-il déclaré. « De minuscules cellules étanches présentes dans la mousse emprisonnent le gaz et empêchent l’eau d’envahir les entretoises creuses. »
L’équipe a introduit une nouvelle mesure appelée « densité squelettique », qui tient uniquement compte des parties excluant l’eau, à savoir les parois en titane et les canaux étanches remplis de mousse, plutôt que du volume total de la structure.
« Cela fournit aux ingénieurs une règle de conception simple : si la densité squelettique est inférieure à celle du liquide environnant, la structure flottera, même si l’eau circule à travers toutes ses ouvertures extérieures », a expliqué Noronha.
À densité égale, le treillis s’est révélé 70 % plus résistant que l’acier inoxydable ou le polyéthylène haute densité. Après deux semaines d’immersion dans l’eau de mer de la baie de Port Phillip, il n’avait perdu que 0,15 % de sa masse et moins de 1 % de sa résistance. Une bouée imprimée en 3D est également restée stable dans des réservoirs inclinés jusqu’à 45 degrés, sans enveloppe, revêtement, ni dispositif de flottaison supplémentaire.
Ma Qian, professeur émérite et responsable du projet, a indiqué que l’équipe prévoyait désormais de produire des pièces à plus grande échelle et d’évaluer leurs performances à long terme en milieu marin et en eaux profondes.
« En modifiant le matériau à l’intérieur de la structure en titane, nous pourrions adapter une structure similaire à l’absorption d’énergie, à la gestion thermique, au contrôle des vibrations et à d’autres applications », a-t-il déclaré.
