Pour mieux comprendre la fabrication additive

La fabrication additive de pièces métalliques par fusion locale d’un lit de poudres par un laser facilite la production de pièces complexes. Néanmoins, en raison du grand nombre de paramètres (vitesse et puissance du laser, compositions des poudres, stratégies de fusion, etc.), la maîtrise du procédé est difficile. Exemple : les conditions d’apparition de défauts (pores, fissures, rugosités de surface, etc.) ne sont détectés qu’après fabrication. On peut le faire parfois in situ par rayons X, mais uniquement en 2D et pour une faible épaisseur de matière. Les chercheurs du laboratoire Sciences et ingénierie des matériaux et procédés (SIMaP, CNRS/ Université Grenoble Alpes/Grenoble INP) ont conçu et testé un dispositif qui permet de suivre en 3D par tomographie l’évolution d’une pièce pendant sa fabrication.

Pour réaliser leur étude, les chercheurs du SIMaP et de la ligne ID19 du synchrotron européen (ESRF, Grenoble) ont utilisé le faisceau de rayons X d’une source laser fournie par le Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (LTDS, CNRS/École Centrale de Lyon/ENISE/ENTPE). Ils ont conçu une réplique de chambre de fabrication additive adaptée à la tomographie synchrotron (rotation de la chambre sur une platine, contrôle du laser, atmosphère protectrice, etc.) et ont observé pas à pas la réalisation, à partir d’une poudre d’alliage de titane, d’un « cordon » de fusion unique et de deux cordons adjacents. Ces expérimentations ont montré qu’il était possible de mettre en évidence les conditions d’apparition de défauts, notamment les porosités, en étudiant séparément l’influence de paramètres tels que la puissance du laser, la densité de la poudre… Ce dispositif ouvre la voie à des projets de recherche visant à mieux comprendre l’origine des défauts dans les pièces et à terme, à la mise au point de stratégies de correction de ces défauts durant la fabrication.
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