Le super alliage de la NASA : une percée dans la technologie d'impression 3D

Par Brian Newbacher, Centre de recherche Glenn de la NASA24 avril 2023

La NASA et l'Ohio State University ont développé un nouveau superalliage deux fois plus solide, plus de 1 000 fois plus durable et deux fois plus résistant à l'oxydation que les superalliages imprimés en 3D de pointe. Cette percée pourrait conduire à des pièces plus solides et plus durables pour les avions et les engins spatiaux, car l'alliage à haute température est un excellent candidat pour construire des pièces aérospatiales pour des applications à haute température, comme celles à l'intérieur des avions et des moteurs de fusée, en raison de sa capacité à résister à des conditions plus difficiles. conditions avant d'atteindre son point de rupture. Crédit : NASA/Jordan Salkin

NASAEstablished in 1958, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) is an independent agency of the United States Federal Government that succeeded the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). It is responsible for the civilian space program, as well as aeronautics and aerospace research. Its vision is "To discover and expand knowledge for the benefit of humanity." Its core values are "safety, integrity, teamwork, excellence, and inclusion." NASA conducts research, develops technology and launches missions to explore and study Earth, the solar system, and the universe beyond. It also works to advance the state of knowledge in a wide range of scientific fields, including Earth and space science, planetary science, astrophysics, and heliophysics, and it collaborates with private companies and international partners to achieve its goals." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">NASA has developed a new superalloy called GRX-810, which is twice as strong and more than 1,000 times more durable than the state-of-the-art 3D printed superalloys. The high-temperature alloyA mixture of two metallic elements typically used to give greater strength or higher resistance to corrosion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">alliage pourrait être utilisé pour construire des pièces plus solides et plus durables pour les avions et les engins spatiaux.

La NASA a démontré une percée dans les matériaux imprimables en 3D à haute température qui pourraient conduire à des pièces plus solides et plus durables pour les avions et les engins spatiaux.

Une équipe d'innovateurs de la NASA et de l'Ohio State University a détaillé les caractéristiques du nouvel alliage, le GRX-810, dans un article évalué par des pairs publié dans la revue Nature.

"Ce superalliage a le potentiel d'améliorer considérablement la résistance et la ténacité des composants et des pièces utilisés dans l'aviation et l'exploration spatiale", a déclaré le Dr Tim Smith du Glenn Research Center de la NASA à Cleveland, auteur principal de l'article Nature. Smith et son collègue Glenn Christopher Kantzos ont inventé le GRX-810.

Smith et son équipe ont utilisé une modélisation informatique permettant de gagner du temps, ainsi qu'un processus d'impression laser 3D qui a fusionné les métaux, couche par couche, pour créer le nouvel alliage. Ils ont utilisé ce processus pour produire le logo de la NASA illustré ci-dessus.

Cette chambre de combustion de moteur à turbine (mélangeur carburant-air) a été imprimée en 3D à la NASA Glenn et est un exemple d'un composant difficile qui peut bénéficier de l'application des nouveaux alliages GRX-810. Crédit : NASA

Le GRX-810 est un alliage renforcé par dispersion d'oxyde. En d'autres termes, de minuscules particules contenant des atomes d'oxygène réparties dans l'alliage améliorent sa résistance. Ces alliages sont d'excellents candidats pour construire des pièces aérospatiales pour des applications à haute température, comme celles à l'intérieur des moteurs d'avions et de fusées, car ils peuvent résister à des conditions plus difficiles avant d'atteindre leurs points de rupture.

Current state-of-the-art 3D printed superalloys can withstand temperatures up to 2,000 degrees FahrenheitThe Fahrenheit scale is a temperature scale, named after the German physicist Daniel Gabriel Fahrenheit and based on one he proposed in 1724. In the Fahrenheit temperature scale, the freezing point of water freezes is 32 °F and water boils at 212 °F, a 180 °F separation, as defined at sea level and standard atmospheric pressure. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Fahrenheit. Comparé à ceux-ci, le GRX-810 est deux fois plus solide, plus de 1 000 fois plus durable et deux fois plus résistant à l'oxydation.

"Ce nouvel alliage est une réalisation majeure", a déclaré Dale Hopkins, chef de projet adjoint du projet Transformational Tools and Technologies de la NASA. "Dans un avenir très proche, il pourrait bien s'agir de l'un des brevets technologiques les plus réussis que la NASA Glenn ait jamais produits."

Une équipe de contributeurs de Glenn, du centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie, du centre de vol spatial Marshall de la NASA à Huntsville, en Alabama, et de l'Ohio State University a co-écrit l'article Nature.

Le GRX-810 a été développé dans le cadre du projet Transformational Tools and Technologies de la NASA, avec le soutien du Game Changing Development Program de l'agence.

Référence : "Un alliage imprimable en 3D conçu pour les environnements extrêmes" par Timothy M. Smith, Christopher A. Kantzos, Nikolai A. Zarkevich, Bryan J. Harder, Milan Heczko, Paul R. Gradl, Aaron C. Thompson, Michael J. Mills , Timothy P. Gabb et John W. Lawson, 19 avril 2023, Nature.DOI : 10.1038/s41586-023-05893-0