La NASA développe un alliage métallique 1 000 fois plus résistant grâce à l’impression 3D

Une équipe de chercheurs de la NASA a développé un nouvel alliage métallique 1 000 fois plus résistant que ceux présents sur le marché baptisé GRX-810. Et si on vous en parle aujourd’hui, c’est qu’ils se sont appuyés sur l’impression 3D pour mener à bien ce projet de recherche. Ils ont en effet utilisé la fabrication additive pour disperser de façon uniforme des oxydes nanométriques dans l’alliage en question, offrant ainsi de meilleures propriétés thermiques et mécaniques. Le matériau serait capable de supporter des températures allant jusqu’à 1 093°C et pourrait avoir un impact considérable sur la fabrication de moteurs de fusées par exemple. 

Cet alliage métallique a été renforcé par dispersion d’oxyde (ou Oxide Dispersion Strengthening en anglais) : c’est une méthode qui permet de répandre des petites particules d’oxyde dans une matrice métallique pour augmenter sa solidité, sa résistance à la chaleur et sa ductilité. Dans le cas de la NASA, on ne sait pas quel métal a été employé à l’origine mais le plus souvent, cette technique utilise des alliages de nickel ou de fer-aluminium. Notez que la dispersion d’oxyde est un processus généralement très long et coûteux. Toutefois, en misant sur la fabrication additive et la modélisation thermodynamique, l’équipe de la NASA a pu considérablement réduire ces délais et ces coûts, et affirme avoir découvert la composition optimale de l’alliage en 30 simulations seulement.

Le nouvel alliage pourrait impacter la fabrication de certaines pièces de fusées (crédits photo : NASA)

Développement et caractéristiques du GRX-810 de la NASA

Les chercheurs de la NASA ont eu recours à des modèles informatiques très précis pour déterminer la composition du GRX-810, notamment en termes de quantité d’oxydes à privilégier. Ils ont ensuite utilisé l’impression 3D pour y injecter de façon uniforme les oxydes nanométriques – on ne sait toutefois pas quel procédé a été préféré. Cette méthode de dispersion leur a permis d’obtenir rapidement et à moindre coût un alliage durable, plus malléable et résistant à des températures extrêmes. Sa solidité a également été considérablement augmenté – selon l’équipe, le GRX-810 serait 1 000 fois plus résistant que les matériaux développés dans le passé. Dale Hopkins, chef de projet adjoint du projet Transformational Tools and Technologies de la NASA, ajoute : « Cette percée est révolutionnaire pour le développement des matériaux. De nouveaux types de matériaux plus résistants et plus légers jouent un rôle clé dans l’objectif de la NASA de changer l’avenir des vols. Auparavant, une augmentation de la résistance à la traction diminuait généralement la capacité d’un matériau à s’étirer et à se plier avant de se casser, c’est pourquoi notre nouvel alliage est remarquable. »

On comprend assez vite l’impact que le GRX-810 développé par la NASA pourrait avoir sur l’industrie aérospatiale. Il pourrait par exemple être employé pour fabriquer des moteurs à réaction afin de réduire la consommation de carburant grâce à sa plus grande durabilité et sa résistance thermique. Les coûts d’exploitation et de maintenance seraient aussi revus à la baisse. Quand interrogés sur les performances du GRX-810, les équipes expliquent que l’alliage présente une résistance deux fois plus grande pour faire face aux fractures ; une flexibilité trois fois et demie supérieure pour se plier avant de casser ; une durabilité plus de 1 000 fois supérieure sous contrainte à haute température. Des propriétés qui ouvrent le champ des possibles pour l’aérospatiale !

Ce n’est qu’une première étape pour la NASA qui compte bien s’appuyer sur la modélisation thermodynamique et la fabrication additive pour aller encore plus loin dans la création de matériaux innovants. Tim Smith, chercheur en matériaux au Glenn Research Center de la NASA à Cleveland et l’un des inventeurs de ce nouvel alliage, conclut :

« L’application de ces deux processus a considérablement accéléré le rythme de notre développement de matériaux. Nous pouvons désormais produire de nouveaux matériaux plus rapidement et avec de meilleures performances qu’auparavant. »

Que pensez-vous de l’alliage GRX-810 de la NASA ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article et retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : NASA