Une mousse hybride imprimée en 3D absorbe 10 fois plus d’énergie

À la Texas A&M University, une super mousse vient de voir le jour grâce à la fabrication additive. Il s’agit d’un composite capable d’absorber 10 fois plus d’énergie qu’une mousse classique. Cette mousse imprimée en 3D pourrait avoir un impact important dans le secteur de la défense et sauver des vies.

L’un des défis liés à la fabrication classique de ces mousses est la structure interne : soit on opte pour un schéma aléatoire qui viendra limiter l’absorption d’énergie ; soit on opte pour des matériaux plus techniques et des structures lattices qui sont plus coûteux et difficiles à produire en masse. Vous l’aurez compris, il faut choisir entre précision et prix.

Mousse et impression 3D : comment ça marche ?

Mais cela pourrait changer grâce à l’impression 3D. L’équipe a en effet mis au moins une technique appelée “In-Foam Additive Manufacturing” (IFAM) qui permet de créer un réseau 3D de montants en plastique – ou entretoises, ou struts en anglais – à l’intérieur d’un bloc de mousse. La combinaison des deux permet de mieux affronter la pression exercée. On vient déposer ces montants en plastique là où l’on veut, directement dans la mousse. En fait, la structure imprimée en 3D est intégrée dans la mousse.

Si on se penche sur le fonctionnement du bloc final, concrètement, la mousse vient d’abord agir comme un renfort. Puis, au fur et à mesure que la force appliquée agit sur la structure, ce sont les montants qui entrent en jeu : ils poussent cette pression à l’extérieur de la mousse. Résultat ? La structure est capable d’absorber plus d’énergie et donc de résister à des charges plus lourdes. Le Dr. Eric Wetzel, chef d’équipe pour la fabrication additive stratégique de polymères à l’Army Research Laboratory, explique :

L’IFAM est un procédé de fabrication simple, assisté par ordinateur, qui nous permet de construire un squelette élastomère à l’intérieur d’une mousse à cellules ouvertes classique. Le diamètre, l’espacement, l’angle et l’élasticité de l’élastomère peuvent être sélectionnés afin d’obtenir un large éventail de propriétés. Le procédé IFAM combine le meilleur des deux mondes, offrant un absorbeur d’énergie composite personnalisable, performant et peu coûteux.

Les applications de cette super mousse

Le projet étant financé par l’armée, il n’est pas surprenant que cette super mousse soit développée pour la défense. On comprend assez facilement qu’elle pourrait être intégrée dans des casques militaires par exemple, ou pour coussins de siège résistants aux explosions. On a un matériau plus léger et plus performant en termes d’absorption de l’énergie et des chocs : c’est une solution idéale pour de nombreuses applications sur le champ de bataille.

Cette mousse pourrait réduire le risque de blessures et potentiellement sauver des vies. Et pourquoi pas l’appliquer à une utilisation plus générale ? Les chercheurs évoquent la possibilité de l’intégrer à des casques de vélo, de moto, même dans des équipements sportifs. Elle peut aussi recouvrir les pare-chocs des voitures et ainsi mieux protéger les passagers contre des collisions violentes.

Au-delà de cette capacité à absorber l’énergie, cette mousse hybride pourrait capter les sons et réduire l’acoustique générale. Le Dr. Mohammad Naraghi, professeur à la Texas A&M University et à la tête de cette étude, déclare :

Il serait possible de modifier les propriétés de la mousse pour en faire un excellent absorbeur acoustique qui atténue, voire élimine complètement, certaines bandes de fréquences et vibrations spécifiques. Les applications acoustiques en sont encore au stade précoce de la recherche, mais nous aimerions explorer davantage cette propriété afin de transformer la mousse en un filtre sonore actif plus performant que les matériaux actuels.

Enfin, l’équipe s’intéresse à la personnalisation offerte par la fabrication additive : pourquoi ne pas concevoir des coussins sur-mesure qui s’adapteraient aux besoins et à la physiologie de la personne ? Par exemple, avoir une zone plus ferme pour le cou mais plus moelleuse pour les jambes. Les possibilités sont infinies ! En attendant de commander ce fameux coussin imprimé en 3D, vous pouvez retrouver toutes les informations du projet ICI.

Que pensez-vous de cette mousse imprimée en 3D ? N’hésitez pas à nous le faire dans les commentaires de l’article ! Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !

*Crédits de toutes les photos : Abbey Toronjo/Texas A&M University Division of Marketing & Communications