Envoi de carbure de silicium optimisé dans l'espace avec le jet de liant

Jan 13, 2024

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TECNALIA est un centre de recherche et de développement technologique de référence axé sur la transformation des connaissances en opportunités commerciales pour les entreprises et la croissance du PIB pour la société. Le groupe de recherche Matériaux pour Conditions Extrêmes appartient à la division Industrie et Mobilité (I&M) de l'entreprise et se concentre sur la conception, la fabrication, la maintenance et la fin de vie des produits et services industriels.

SENER Aeroespacial est l'un des principaux fournisseurs de systèmes aérospatiaux de haute performance pour l'espace, la défense et la science, ajoutant de la valeur aux développements technologiques depuis plus d'un demi-siècle. La société travaille avec des clients tels que l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et réalise des projets multidisciplinaires en optomécanique, grandes structures mobiles, instrumentation et contrôle d'Infrastructure.

La flexibilité matérielle de la technologie de projection de liant de la série X permet à TECNALIA d'utiliser son système InnoventX pour traiter une gamme de poudres qui prennent en charge diverses industries. Par exemple, l'équipe utilise son expertise pour optimiser les métaux durs et les aciers à outils qui améliorent les performances dans l'industrie des outils de coupe, ainsi que pour traiter les céramiques techniques telles que le carbure de silicium et l'alumine utilisées dans les innovations les plus avancées dans les applications critiques.

L'équipe TECNALIA possède des connaissances collectives dans les matériaux pour les températures extrêmes, l'usure, l'abrasion et les environnements corrosifs, ce qui en fait le partenaire naturel lorsque SENER Aeroespacial et l'Agence spatiale européenne (ESA) ont voulu étudier une nouvelle voie de fabrication pour un support optique de satellite. Les conditions difficiles des voyages spatiaux nécessitent des composants avec une stabilité dimensionnelle élevée, un coefficient de dilatation thermique (CTE) compatible avec leurs systèmes adjacents, et une excellente qualité de surface et des propriétés mécaniques. Ainsi, les céramiques sont idéales pour les applications spatiales en raison de leur stabilité thermomécanique, de leurs performances à haute température, de leur dureté et de leur légèreté. TECNALIA a apporté l'expertise requise en matière de matériaux et de processus pour relever le défi.

« Les applications spatiales recherchent toujours une réduction de poids car cela est directement lié au coût final de la charge utile », a déclaré le Dr Iñigo Agote, chef de projet et chef de groupe chez TECNALIA, expliquant à quel point l'allègement est une demande systématique des entreprises aérospatiales aujourd'hui. L'économie de masse est l'une des raisons pour lesquelles la céramique technique en carbure de silicium (SiC) est un matériau très recherché dans ce secteur. Il peut être poli jusqu'à ce qu'il soit lisse avec les avantages uniques de rester léger, solide et avec les propriétés thermiques pour s'adapter aux températures extrêmes observées dans l'espace.

Cependant, la fabrication de SiC à l'aide de méthodes traditionnelles est à la fois coûteuse et difficile en raison précisément de ces propriétés de haute performance souhaitables. "Le degré de complexité de la forme est limité lors de l'utilisation de processus de production plus traditionnels tels que le formage à froid et le frittage", a déclaré Agote. "Les pièces nécessitent un usinage final si la géométrie est complexe et l'usinage de céramiques comme le SiC est un processus difficile et coûteux."

La fabrication additive a été étudiée pour fournir une pièce de forme quasi nette afin de réduire les étapes de post-traitement d'usinage et de polissage difficiles et coûteuses. L'impression 3D par jet de liant a été identifiée comme le seul processus capable de créer la conception SiC unique avec rapidité et précision, même parmi d'autres technologies additives, car la poudre noire ne durcit pas aux UV et le point de fusion élevé élimine les méthodes à base de laser.

L'équipe TECNALIA s'est mise au travail pour identifier les poudres de SiC adéquates et définir les meilleures étapes de traitement. La flexibilité de la machine Desktop Metal InnoventX pour personnaliser les réglages des paramètres, combinée à l'expertise des processus et des matériaux de l'équipe TECNALIA pour adapter les propriétés à cette application, a conduit à la percée qui a fourni une pièce finale avec la qualité requise. La pièce pourra être imprimée dans l'InnoventX en 3 heures avant PIP et infiltration au silicium pour densification.

Téléchargez l'étude de cas complète pour découvrir comment l'équipe TECNALIA a utilisé le jet de liant pour produire des pièces de forme quasi nette qui ont réduit à la fois le temps et la masse de post-traitement.

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