Comment faire flotter une structure métallique tout en conservant une architecture ouverte et légère ? Des chercheurs ont développé une nouvelle génération de structures lattices en alliage de titane, dont les montants creux sont remplis de mousse de polyuréthane. Cette conception, fabriquée par impression 3D, permet de combiner faible masse, résistance mécanique et flottabilité, tout en conservant une bonne tolérance aux dommages. Une approche qui pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour les structures flottantes et les applications marines.
Les structures lattices ne sont pas une invention récente : les architectures réticulées sont utilisées depuis longtemps en construction pour alléger les structures tout en conservant leur résistance. L’essor de la fabrication additive a toutefois profondément élargi leurs possibilités, en permettant de concevoir des réseaux tridimensionnels complexes dont la géométrie peut être optimisée en fonction des propriétés recherchées.
Une structure lattice hybride titane-polyuréthane
Pour contourner cette difficulté, des chercheurs de RMIT University et du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) ont trouvé une parade. Celle-ci repose sur l’injection d’une mousse de polyuréthane à l’intérieur des montants métalliques de structures lattices composées d’un alliage de titane Ti-6Al-4V. En conservant les cellules externes ouvertes tout en isolant les volumes internes des montants métalliques, cette conception permet de combiner faible masse, résistance mécanique et flottabilité.
La solution repose tout d’abord sur la conception d’une architecture particulière, appelée hollow-strut lattice (structure lattice à montants creux). Les montants qui composent cette structure lattice imprimée en 3D contiennent eux-mêmes des canaux internes. L’astuce mise au point par les chercheurs a été de remplir ces canaux d’une mousse de polyuréthane expansive, qui empêche l’eau d’y pénétrer tout en laissant les espaces situés entre les cellules ouverts. La structure lattice conserve ainsi une porosité externe qui permet à l’eau de circuler autour d’elle, sans que celle-ci envahisse les volumes internes qui participent à sa flottabilité.
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