Métamatériaux acoustiques
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.
Performances élevées et sur mesure
Un contrôle acoustique sub-longueur d'onde pour des solutions compactes
Les métamatériaux acoustiques peuvent manipuler les ondes sonores 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.
Matériaux poreux imprimés en 3D
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.
Performances et multifonctionnalité
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...