Bois et métal liés par son et impression 3D
Wolf/TU Graz
Les nouvelles techniques de liaison révolutionnent la fabrication
La fabrication pourrait connaître une transformation majeure grâce à deux nouvelles techniques développées par des scientifiques autrichiens pour lier les matériaux de manière extrêmement résistante, éliminant ainsi le besoin d’adhésifs nocifs pour l’environnement.
Bien que les adhésifs industriels unissent efficacement les composants, ils reposent souvent sur des produits chimiques dérivés du pétrole, nuisibles pour l’environnement. Ces adhésifs nécessitent une quantité importante d’énergie et de ressources pour leur production, émettent des polluants durant leur fabrication et peuvent, lorsqu’ils sont jetés, contaminer le sol et l’eau. De plus, certaines substances utilisées dans la production d’adhésifs peuvent être dangereuses pour les travailleurs les manipulant.
Malgré les tentatives de développement d’adhésifs écologiques, comme les options à base de plantes ou biodégradables, les chercheurs de l’Université de Technologie de Graz (TU Graz) en Autriche ont adopté une stratégie différente. Ils ont créé deux méthodes qui permettent de lier efficacement divers types de bois avec des plastiques, de l’acier inoxydable et des alliages de titane.
Addjoining : l’impression 3D lie les matériaux au niveau des pores
La première technique, appelée « Addjoining », utilise un processus d’impression 3D pour appliquer des matériaux directement sur du bois non traité, de sorte que le matériau pénètre dans les pores du bois, formant une liaison similaire à celle d’un adhésif. L’équipe a ensuite brisé la liaison pour évaluer sa résistance.
« Après la fracture, nous avons trouvé du polymère dans les pores du bois et des fibres de bois brisées dans le polymère, ce qui suggère que la fracture s’est produite à la fois dans le bois et le polymère, mais pas au niveau de la jonction », explique Gean Marcatto, qui a travaillé sur le processus en tant que chercheur postdoctoral à l’Institut des Sciences des Matériaux, Soudage et Formage de TU Graz.
Amélioration des liaisons imprimées en 3D par traitements au laser
L’équipe pense que traiter le bois avec des lasers pour créer des structures plus complexes ou des pores plus grands pourrait renforcer encore davantage ces liaisons imprimées en 3D, améliorant ainsi leur capacité à se lier avec d’autres matériaux. Sergio Amancio, qui a dirigé la recherche, déclare : « Nous visons à minimiser le nombre d’étapes et à éviter l’utilisation de produits chimiques. Cette technologie est particulièrement bénéfique pour les géométries 3D complexes car elle imprime les composants directement sur la surface dans la forme requise. »
Wolf/TU Graz
Approche basée sur le son La deuxième technique de liaison développée est appelée « Soudage ultrasonique ». Dans cette méthode, un outil appelé sonotrode émet des ondes à haute fréquence et faible amplitude à travers la jonction entre le bois et les polymères métalliques, créant une friction qui génère suffisamment de chaleur pour lier les matériaux ensemble.
« Cette technique est particulièrement adaptée aux grands composants et aux structures 2D car elle permet une liaison précisément localisée », explique Awais Awan, co-auteur de l’étude.
Applications des liaisons écologiques dans diverses industries
Les chercheurs estiment que les nouvelles techniques de liaison écologiques pourraient trouver des applications dans les industries du mobilier, de l’automobile et de l’aéronautique.
Lisez l’article original sur : New Atlas
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