Quatre étudiants en génie océanique du Université de Rhode Island (URI) ont utilisé un Imprimante 3D Form 2 SLA pour démontrer les capacités de l’impression 3D en mer.

À bord d’un navire de recherche exploité par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), nommé Okeanos Explorer, l’équipe a combattu les mers houleuses pour imprimer des logements en 3D équipements pour outils dits CTD (conductivité, température et profondeur).

En tant qu’instruments d’océanographie, les CTD sont utilisés pour mesurer la salinité (niveau d’eau salée) et la pression de l’eau de mer.

De gauche à droite : Grady Bolan, Allison Redington, le professeur agrégé Stephen Licht, Sean Nagle et Josh Allder debout à côté d’un appareil CTD sur le pont de l’Okeanos Explorer. Photo via Josh Allder/URI.

Impression 3D à travers des vagues rugueuses

L’équipe de l’URI a reconnu la fabrication additive comme une solution pour le remplacement rapide des équipements sur les navires de recherche situés au milieu de l’océan. Cependant, les mêmes conditions tumultueuses qui endommagent et cassent ces outils doivent être résolues pour imprimer correctement de nouveaux instruments en 3D.

Ainsi, les ingénieurs ont examiné les données de mouvement précédentes de l’Okeanos Explorer et ont créé une plate-forme de simulation de mouvement pour l’imprimante 3D Form 2 afin de simuler le mouvement du navire et d’évaluer comment la machine se déplacerait à bord.

La Form 2 était également montée sur une plate-forme de stabilisation qui, selon l’URI, est couramment utilisée pour stabiliser les caméras IMAX avant de partir de San Juan, Porto Rico à la fin de l’année dernière.

« Nous avons mis au point une matrice de test pour évaluer dans quelle mesure l’imprimante peut effectuer différentes tâches [and] cela nous permettrait d’évaluer quantitativement et qualitativement les propriétés mécaniques des résultats », a déclaré Josh Allder, étudiant en génie océanique à l’URI.

L'imprimante 3D Form 2 montée sur la plateforme de stabilisation.  Photo via NOAA.
L’imprimante 3D Form 2 montée sur la plateforme de stabilisation. Photo via NOAA.

Fabrication additive au niveau de la mer

Avant le départ, l’équipe s’est familiarisée avec la Form 2 et a découvert l’accéléromètre interne, un appareil intégré qui surveille le niveau de la machine tout au long de chaque impression 3D.

Si elle est instable, la résine de la Form 2 peut déborder ou potentiellement se renverser, ce qui affectera négativement le résultat du modèle 3D. Ainsi, un message d’erreur apparaît et interrompt automatiquement l’impression. La plate-forme de simulation de mouvement d’URI a évité aux étudiants d’avoir à niveler manuellement l’imprimante 3D entre chaque couche.

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Les étudiants ont délibérément travaillé avec une imprimante 3D SLA pour produire des pièces plus denses et translucides de plus haute résolution qui ne peuvent pas être créées avec FFF.

Une pièce imprimée en 3D à l'aide de Formlabs High Temp Resin.  Photo via Formlabs.
Une pièce imprimée en 3D à l’aide de Formlabs High Temp Resin. Photo via Formlabs.

Essais sur les eaux

En eau libre, l’équipe de l’URI a produit des empreintes par lots de trois longs morceaux en forme d’os et d’un petit cube. Les pièces en forme d’os ont ensuite été utilisées pour des essais de traction. Suite à cela, des boîtiers de pression ont été imprimés en 3D pour contenir des instruments CTD.

L’intégrité structurelle des boîtiers a été testée lors de leur descente dans la mer à une profondeur de 200 mètres. Il a été calculé que les unités conserveraient leur forme et scelleraient jusqu’à 310 mètres de profondeur. Sean Nagle de l’équipe d’ingénierie océanique de l’URI a expliqué :

« J’étais inquiet en attendant qu’ils ramènent les boîtiers à bord du navire et dans le laboratoire. Mais j’étais ravi de voir que les deux boîtiers restaient étanches.

« En tant que preuve de concept, cela a été un grand succès. Nous avons imprimé en 3D un boîtier sous pression à bord d’un navire de recherche en mouvement, à l’aide d’un type d’imprimante qui n’avait jamais été mis en mer auparavant.

L’équipe URI a débarqué de l’Okeanos Explorer à Nassau, aux Bahamas, fin 2018. Les résultats de cette recherche sont consignés par les étudiants dans un document de 63 pages intitulé «Système de stabilisation pour permettre l’impression 3D dans un environnement dynamique.”

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L’image en vedette montre (de gauche à droite 🙂 Grady Bolan, Allison Redington, le professeur agrégé Stephen Licht, Sean Nagle et Josh Allder sur le pont de l’Okeanos Explorer. Photo via Josh Allder/URI.