Maitriser les dernières technologies acoustiques pour développer des solutions performantes et accessibles, répondant sur mesure à vos besoins

Les secteurs du médical et du génie mécanique adoptent de plus en plus l'impression 3D. Ce procédé de fabrication ouvre aussi des nouvelles possibilités pour la réduction du bruit de la phase de recherche théorique jusqu'à la réalisation de pièces en série.

Une conception plus libre pour de nouvelles solutions acoustiques

La Fabrication Additive ou Impression 3D permet un contrôle précis de la forme et de la taille des pores des matériaux poreux et donc de leurs propriétés acoustiques intrinsèques. En outre, elle simplifie la conception et la fabrication de matériaux et métamatériaux acoustiques à la géométrie complexe : éléments imbriqués, structure repliée ou association de différents éléments.

Un développement sur mesure pour des performances optimales

Grâce à l'impression 3D, nous créons des solutions acoustiques sur mesure à partir de besoins précis. Nous concevons des matériaux, composants et produits à partir de zéro et les optimisons en fonction des propriétés souhaitées : absorption, isolation, plage de fréquence... Cette personnalisation permet de réaliser des solutions acoustiques au cas par cas très performantes, car spécialisées.

Un grand choix de matières premières pour des solutions acoustiques multifonctionnelles

Dans la majorité des cas, la matière première utilisée pour imprimer en 3D une solution ne détermine pas ses propriétés acoustiques, même si la solution est composée de matériaux poreux. Cela permet de choisir la matière première en fonction des attributs fonctionnels recherchés : propriétés mécaniques ou thermiques, résistance aux UV, résistance au feu ou résistance chimique.

Un prototypage rapide pour un développement agile

Les modifications de conception peuvent être mises en œuvre rapidement et à moindre coût, ce qui permet d'optimiser et d'affiner efficacement les produits. Cette souplesse accélère les cycles de développement, réduit le délai de mise sur le marché et permet d'explorer plus efficacement les variantes d'un concept.

Les métamatériaux acoustiques ont fait l'objet d'une attention particulière ces dernières années en raison de leur capacité unique à manipuler et à contrôler les ondes sonores. Bien qu'il n'y ait pas de consensus sur la définition précise, les métamatériaux acoustiques font généralement référence à des matériaux d'ingénierie dotés de propriétés non conventionnelles et personnalisées qui surpassent celles des matériaux acoustiques traditionnels.

La fabrication additive joue un rôle important dans le développement des métamatériaux acoustiques, car elle simplifie grandement leur réalisation. Elle tend aussi à brouiller la frontière entre matériaux et métamatériaux acoustiques.

Un contrôle acoustique sub-longueur d'onde pour des solutions compactes

Les métamatériaux acoustiques peuvent manipuler les ondes sonores par résonance à une échelle sub-longueur d'onde, c'est-à-dire en ayant une épaisseur fortement inférieure à un quart de la longueur d'onde. Cela permet de développer des solutions acoustiques compactes pour l'absorption ou l'atténuation du bruit.

Des bandes interdites pour des solutions d'insonorisation ouvertes

Les métamatériaux acoustiques ayant une structure interne périodique présentent des bandes interdites. Sur les plages de fréquences de ces bandes interdites, la propagation du son est fortement atténuée. Ces métamatériaux permettent de bloquer la propagation d'un bruit indésirable tout en laissant circuler l'air et la lumière.

Des solutions absorbantes pour conduit

Plutôt que de seulement bloquer la propagation du son dans un conduit et de le renvoyer vers la source, les métamatériaux acoustiques permettent de l'absorber. Le son n'est pas ni réfléchi en amont du système, ni transmis en aval : il est absorbé.

Des propriétés acoustiques sur mesure pour répondre à des besoins spécifiques

Les métamatériaux acoustiques sont délibérément conçus pour atteindre des performances recherchées. Ils sont donc plus adaptés à répondre à des besoins uniques plutôt qu'à des besoins génériques. C'est pourquoi, pour libérer tout le potentiel des métamatériaux acoustiques, il est important de collaborer avec des experts du domaine qui peuvent concevoir des solutions sur mesure répondant à des besoins spécifiques.

Les matériaux poreux conventionnels sont largement utilisés pour résoudre les problématiques de bruit. Leur efficacité acoustique sur des plages de fréquences étendues combinée à leur faible coût et densité en font un très bon choix pour les applications génériques.

Cependant, les matériaux poreux conventionnels sont limités par un manque d'adaptabilité, des propriétés mécaniques rarement exploitables et une variabilité indésirable des propriétés acoustiques.

La fabrication additive de matériaux poreux cherche à conserver leurs forces tout en réduisant leurs limitations.

Un contrôle géométrique simple pour des propriétés acoustiques sur mesure

L'impression 3D permet de contrôler simplement et précisément la taille et la forme des pores des matériaux poreux. Nous pouvons ainsi ajuster leur comportement intrinsèque en variant à la fois leur porosité et leur résistivité. Pour élargir encore plus le panel de comportements possibles, nous pouvons travailler sur leur anisotropie, l'introduction de gradient de propriétés ou encore le repliement de leur structure !

Un contrôle géométrique précis pour des propriétés acoustiques fiables et une production décentralisée

Une fois l'imprimante 3D calibrée, les matériaux fabriqués ne souffrent pas de problème de dispersion : leurs propriétés sont contrôlées d'un bout à l'autre du matériau et d'un lot à l'autre. De plus, la fabrication additive permet de produire les matériaux de manière décentralisée. Il n'est pas nécessaire de monter une usine spécialisée, car un ou plusieurs services d'impression 3D répartis géographiquement peuvent fabriquer les matériaux ou les produits finis à partir des plans numériques.

Un contrôle géométrique simple et un grand choix de matières premières pour des solutions acoustiques multifonctionnelles

Le contrôle de la taille et la forme des pores des matériaux poreux permet d'ajuster leurs propriétés mécaniques. Les pores sont conçus pour répondre au mieux aux contraintes mécaniques que le matériau subira au cours de son exploitation. De plus, dans la majorité des cas, la matière première utilisée pour imprimer en 3D un matériau poreux ne détermine pas ses propriétés acoustiques. Cela permet de choisir la matière première en fonction des attributs fonctionnels recherchés : propriétés mécaniques ou thermiques, résistance aux UV, résistance au feu, résistance chimique...

Grâce à la modélisation analytique et numérique - via COMSOL Multiphysics® - des systèmes, nous améliorons notre compréhension de leurs mécanismes physiques. De plus, la prise en compte simultanée de multiples phénomènes physiques, reflets des conditions d'utilisation réelles des solutions, renforce le réalisme des simulations.

Notre capacité à prédire avec précision le comportement acoustique des solutions imprimées en 3D - en particulier des matériaux poreux - nous permet de réduire les temps de développement et d'optimiser numériquement les solutions. Nous maximisons ainsi leur efficacité tout en réduisant le besoin de prototypes et de campagnes de mesure.