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Copy of 3D printing as a Manufacturing Technology

impact of 3D printing in the future
by

Brunet kevin

on 11 December 2013

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Transcript of Copy of 3D printing as a Manufacturing Technology

Alliages à mémoire de forme
Sommaire
B) DIFFÉRENCE ENTRE AMF ET ALLIAGES NORMAUX
And so you can imagine, even in this application, that in a high-rise building where the panel systems go from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface could be differentiated at different times of day depending on how that sun moves across and hits that surface.
-une BETATISATION : il s’agit d’un chauffage à haute température dans le domaine austénitique,

-une TREMPE : elle permet d’obtenir la martensite à température ambiante,

-un REVENU : il permet d’éliminer les lacunes en sursaturation,

-une TREMPE : elle permet de figer la structure obtenue.
II) DIFFÉRENTS ALLIAGES
Elaboration
Les éléments de l’alliage, dans les proportions adéquates sont tout d’abord mis en fusion puis coulés entre eux.

Une attention très particulière est portée sur l’exactitude de la composition en fonction du cahier des charges.

Des réajustements de la composition sont souvent effectués afin d’obtenir les proportions voulues.

Les difficultés liées à ce principe sont plus grandes pour les AMF que pour les alliages classiques car la propriété de référence, est le cycle de transformation austénite-martensite (les températures de transition), dépend de façon très sensible de la composition.
Étape 1 : Les matières premières
-Historique
-Propriétés
-Différences entre AMF et alliages classiques


-Élaboration et conception
-Composition

-Les différents domaines d'applications
-Exemples futuristes
-Évolution possible des alliages à mémoire de forme

1-Présentation de principe
3-Les cas concrets et futurs
2-Les différents alliages à mémoire de forme
1930 : Arne Ölander observe le phénomène sur un alliage or-cadmium.

1938 : Greninger et Mooradian constatent le même phénomène dans le laiton (cuivre-zinc).

1962 : Buehler et Wiley du Naval Ordnance Laboratory découvrent l’effet de mémoire de forme dans l’alliage Nickel-Titane(NiTiNOL) .

1980 : Intérêt des ingénieurs et chercheurs, imagination d'applications pour ces nouveaux matériaux.

1990 : Accroissement de la liste des brevets demandés pour des applications avec les AMF.

Jusqu’à nos jours: Idées nombreuses, applications réelles peu nombreuses et les succès commerciaux encore plus rares.
NiTinol
Alliage super élastique
Lorsque ces matériaux passent d’une forme à l’autre, il y un déplacement global de tous les atomes, sans que les atomes se déplacent les uns par rapport aux autres.
Principe
La super élasticité
Un AMF comme le NCATB peut récupérer sa forme après avoir subi un taux de déformation de près de 13.5%. Ce qui est 13 fois supérieur à la déformation supportée par les alliages classiques et 2 fois plus que le NiTinol.

Mémoire simple forme
Par chauffage et après déformation mécanique, l’alliage retrouve sa forme initiale.
L'alliage est capable d'amortir des chocs ou d'atténuer des vibrations mécaniques. En effet la super-élasticité ou même simplement l'élasticité de la phase martensitique présentent un phénomène d'Hystérésis qui entraîne une dissipation de l'énergie.
Mémoire à double sens
Après avoir été « éduqué », l’alliage est capable d’avoir 2 positions stables.Eduquer un AMF s’obtient simplement en faisant plusieurs dizaines de fois le cycle de l'effet mémoire simple sens précédent.
Effet caoutchoutique
L'alliage subissant une déformation conserve au relâchement une déformation résiduelle ; si le matériau est à nouveau contraint puis déchargé, cette déformation résiduelle augmente.
Effet amortissant
LES DIFFÉRENTS DOMAINES D’APPLICATION
Leurs propriétés mécaniques particulières autorisent l'utilisation de ces alliages dans de nombreux domaines d'application :
Elaboration des 3 familles principales d’AMF :
Les éléments constituant l’AMF doivent avoir une pureté supérieure à 99,99% car les propriétés de l’alliage élaboré baissent de façon considérable avec l’augmentation du taux d’impureté.

Elles ont une influence sur le développement des variantes de martensite et donc des propriétés de l’alliage.
Étape 2 : La Fonderie
Étape 3 : Mise en forme
La mise en forme est spécifique à chacune des familles, du fait de leur différence de ductilité.
Le choix d’une mise en forme à froid ou à chaud se fera suivant l’aptitude de l’alliage à être déformé en fonction de la température.
Étape 4 : Bétatisation
Les traitements de bétatisation (ou encore appelés d’austénisation) vont conférer aux AMF les propriétés mémoire de forme.
La séquence de traitements thermiques
se fait en quatre temps :
Some engineers are trying to develop some building components for the market.
Here you see a pretty typical double-glazed window panel and in that panel, between those two pieces of glass, that double-glazing.
They’re working on making a thermo-bimetal pattern system so that when the sun hits that outside layer and heats that interior cavity, that thermo-bimetal will begin to curl.
What actually will happen then is it'll start to block out the sun in certain areas of the building, and totally, if necessary.
2 - Evolutions possibles des Alliages à Mémoire de Forme
Les nombreuses propriétés des AMF nous permettent des croire que de nombreuses application possibles.

Ainsi le NCATB pourrait servir dans le bâtiment comme les constructions anti-sismiques. .

On peut aussi améliorer les caractéristiques du béton à l’aide de fils de NiTinol.

Augmentation de 70% de la résistance et de 150% la ductilité du béton.

Historique
Propriétés
building components
Il y a deux grands types d’alliages à mémoire de formes utilisés :
B) COMPOSITION
- Il y a différents types d’alliage Ni-Ti avec parfois l'ajout d'une 3ème molécule (Fer, Chrome, Manganèse ou Aluminium) qui donne lieu à une diminution des températures de transformation alors que les additions d’or ou de palladium permettent de les augmenter.

Chaque composition différente provoque des propriétés mécaniques différentes.
Alliages NI-TI :
Sommaire
-Historique
-Propriétés
-Différences entre AMF et alliages classiques


-Élaboration et conception
-Composition

-Les différents domaines d'applications
-Exemples futuristes
-Évolution possible des alliages à mémoire de forme

1-Présentation de principe
3-Les cas concrets et futurs
2-Les différents alliages à mémoire de forme
1930 : Arne Ölander observe le phénomène sur un alliage or-cadmium.

1938 : Greninger et Mooradian constatent le même phénomène dans le laiton (cuivre-zinc).

1962 : Buehler et Wiley du Naval Ordnance Laboratory découvrent l’effet de mémoire de forme dans l’alliage Nickel-Titane(NiTiNOL) ".

1980 : Intérêt des ingénieurs et chercheurs, imagination d'applications pour ces nouveaux matériaux.

1990 : Accroissement de la liste des brevets demandés pour des applications avec les AMF.

Jusqu’à nos jours: Idées nombreuses, applications réelles peu nombreuses et les succès commerciaux encore plus rares.
Historique
Les Ni-Ti se caractérisent par un excellent effet mémoire (10 % de déformation réversible) et par la possibilité de développer des forces importantes.

Ils possèdent les meilleures propriétés mécaniques, une bonne stabilité des propriétés à mémoire de forme et une bonne biocompatibilité. Enfin, ils possèdent une bonne résistance à la fatigue, à la corrosion et peuvent subir sans dommage des températures élevées (400°C) pendant quelques instants.

- Il existe plusieurs types d’AMF à base de cuivre.Les plus courants sont Cu-Zn-Al et Cu-Al-Ni. Ils sont composés d'environ 60% de cuivre. Une fois que le pourcentage des molécules est fait on ne peut plus revenir en arrière.

Cependant, pour acquérir des propriétés telles que la super-élasticité, il y a une phase de traitement thermique ou traitement de surface qui vient ensuite. Dans le diagramme de phase, il y a un pourcentage de molécule fixe et ensuite on peut monter la température pour avoir les propriétés AMF c’est-à-dire de former une structure cristalline permettant d’avoir les propriétés de mémoire de forme.
Alliages à base Cuivre :
- Les alliages cuivreux ont été envisagés industriellement du fait de leur coût inférieur à celui du nickel – titane et de leur mise en œuvre plus facile. Ces matériaux ont une excellente conductivité électrique et thermique.- Les alliages de CuZnAl sont moins chers mais leur effet mémoire est plus petit (4 %), moins stable et ils sont très sensibles au vieillissement (perte de mémoire).

Les alliages de CuAlNi permettent des applications à des températures plus élevées (jusqu’à 250 °C) que les CuZnAl et les NiTi, limités à 100 °C. Le développement de cette famille d’alliage est plus récent du fait de sa fragilité qui rend délicate sa mise en forme et de ses moindres performances en fatigue.
Cependant, il existe d’autres type d’AMF tels que :

• Les AMF magnétique : Ils sont principalement utilisés pour des actionneurs en raison de leur partie contrôle qui offre un bon compromis entre les déformations possibles et les vitesses de réponse.

• Les AMF ayant une haute température de transformation : Ils sont développés pour des applications, telles que l’aérospatiale, ayant des plages de températures allant de 100°C à 1100°C. Les AMF à haute température de transformations les plus performants en terme de température sont ceux à base de ruthérium (RuNb, RuTa) pouvant être fonctionnels jusqu’à des températures de 1400 K. 
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