Chaque pièce imprimée est un billet de loterie. Au lieu d'argent, c'est la durée de vie qui est en jeu : combien de fois peut-on charger la pièce avant qu'une fissure n'apparaisse. Le numéro du billet est déterminé par les grains et les pores aléatoires à l'intérieur du métal. Autrefois, les ingénieurs prenaient un seul chiffre avec une grande marge, mais aujourd'hui ils savent voir tous les résultats possibles.
Des scientifiques ont imprimé des cubes d'acier et les ont examinés au microscope et aux rayons X. Chaque cube a été divisé en 64 parties, et pour chacune, on a calculé la facilité avec laquelle une fissure pourrait y apparaître. Le test le plus complexe d'une seule partie prenait près de 18 heures, si bien que tous les calculs ont duré plus de 240 jours.
De tous les nombres calculés, on obtient une distribution de probabilités. La plupart des pièces vivent environ 29 300 cycles, mais certaines atteignent 31 400. Si l'on utilise cette distribution pour planifier les inspections, on peut exploiter la pièce 4200 cycles de plus qu'avec l'ancienne méthode de la marge. Cette approche est utile dans l'aviation, l'énergie et les implants médicaux, où il importe de connaître non seulement la durée de vie moyenne, mais aussi la dispersion des résultats possibles.
Le billet de loterie d'une pièce imprimée peut désormais être lu à l'avance, au lieu d'attendre qu'il soit tiré. Cela aide à décider quand inspecter la pièce et quand la remplacer, sans se fier à des marges grossières.
La simulation de plasticité cristalline pour un seul sous-cube prenait près de 18 heures sur un processeur à 28 cœurs, tandis que le calcul élastique tenait en 355 secondes et la recherche par graphe du chemin de fissure en 91 secondes. Pour 64 sous-cubes et cinq cas, le temps total de la seule plasticité a dépassé 240 jours de temps machine.
Dans le roman de Kim Stanley Robinson « Aurora », un vaisseau interstellaire souffre de fissures de fatigue dans des structures imprimées impossibles à prédire à l'avance. Cette étude propose précisément l'outil qui manquait aux personnages : une distribution de probabilité de la durée de vie en fatigue permettant de planifier les réparations avant qu'une fissure ne devienne critique.