Fabrication additive de métaux : propriétés des pièces finies : dépendance de l'orientation et de l'emplacement sur les propriétés mécaniques pour la fusion sur le lit de poudre métallique PDF Download
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Author: Rayan Othmane
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« Grâce à ses multiples avantages, l’impression 3D révolutionne les méthodes de fabrication traditionnelles. Elle permet la production des pièces mécaniques à géométrie très complexe, plus légères et très résistantes. Lors de l’impression d’une pièce, seule une partie de la poudre étalée est fusionnée. La poudre non fusionnée peut ensuite être tamisée et réutilisée. Cette étude porte sur les effets du procédé de fusion de la poudre (L-PBF) et du recyclage de la poudre sur les caractéristiques de la poudre d’acier maraging et sur les propriétés mécaniques des pièces. Ce mémoire est structuré autour des deux articles qui ont été rédigés dans le cadre du projet. Le premier article présente les résultats de trois expériences relatives à l’analyse des effets du procédé de fusion sur les caractéristiques de la poudre. La première démontre que la taille des particules de poudre n’est pas uniforme dans le volume d’impression. Il est aussi démontré que la diminution de l'espacement entre les pièces imprimées change la distribution de la taille des particules (PSD) en augmentant la proportion de grosses particules. La dernière expérience montre que plus la structure des pièces en treillis est dense, plus le PSD et la morphologie du lit de poudre sont affectées. Ainsi, après douze cycles de recyclage, la taille des particules augmente et leur morphologie est dégradée. Le deuxième article évalue les effets du recyclage de la poudre sur les propriétés mécaniques des pièces. Après 8 cycles d’impression, la taille des particules de poudre a augmenté, la morphologie des particules est changée et les propriétés en traction et en fatigue sont restées globalement constantes. Cependant, l'écart type de la limite d'endurance des éprouvettes fabriquées avec la poudre recyclée 8 fois est plus faible que celui obtenu avec les éprouvettes issues de la poudre neuve. Enfin, l'analyse fractographique montre que les pièces fabriquées à partir de la poudre recyclée présentent plus défauts d’impression que les pièces fabriquées avec de la poudre neuve. -- Mot(s) clé(s) en français : Fabrication additive, procédé de fusion laser à lit de poudre (L-PBF), recyclage de la poudre, morphologie de la poudre, distribution de la taille des particules (PSD), pièces en treillis (lattices), éclaboussures. »--
Author: Cofrend Cofrend
Publisher: BoD - Books on Demand
ISBN: 2362331946
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 102
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La fabrication additive (FA) est un domaine toujours en pleine effervescence, qui pose de nombreux défis en terme de contrôle : complexité des géométries, anisotropie des matériaux, états de surface, typologie des imperfections à détecter, etc. Ce tome 2, coordonné par Daniel Chauveau (Institut de Soudure), décrit les principaux procédés de FA métallique et composite et les compare. Il donne également la liste des principaux acronymes commerciaux des procédés de fabrication.
Author: Amal Masmoudi
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Le procédé de fusion sélective par laser (SLM) d'un lit de poudre métallique, est un procédé de fabrication additive qui permet de fabriquer des pièces de forme complexe directement à partir d'un fichier CAO en passant par la fusion totale de couches de poudre déposées successivement. Au cours du procédé SLM l'apport d'énergie du laser à la cible engendre de nombreux cycles thermiques: fusion - vaporisation - solidification. Dans ce contexte, cette thèse a pour double objectif :1) une meilleure caractérisation et compréhension des phénomènes qui se produisent lors de l'interaction du faisceau laser avec la poudre et le bain de métal fondu à l'aide d'essais et 2) le développement d'un modèle numérique prenant en compte les phénomènes de fusion et de vaporisation de la matière ainsi que à la présence du gaz environnant à l'intérieur de la chambre de fabrication.Dans un premier temps, en considérant des géométries simples (cordons et surfaces) en acier inoxydable 316L, on a étudié l'interaction faisceau laser - lit de poudre / bain liquide métallique par différentes méthodes de diagnostics (spectrométrie, calorimètre, ...) pour comprendre la nature et le rôle de la vapeur métallique générée au cours du procédé. Les résultats ont montré que cette vapeur est sans effet sur la transmission de l'énergie du laser à la matière au cours du procédé SLM. Par contre, elle conduit à la formation de condensats et peut aussi entrainer des gouttelettes de métal fondu.Ces analyses ont permis, dans un second temps, de développer un modèle numérique qui a pour objectif principal de caractériser l'influence de la pression du milieu environnant sur le processus de fusion du lit de poudre par le faisceau laser. Des paramètres caractérisant l'évolution des propriétés physiques du matériau et du milieu gazeux en fonction de la température et de la pression ont été intégrés dans les bases de données du modèle. Ces paramètres physiques du matériau ont été déterminés à partir de la littérature et d'autres ont été obtenus empiriquement à l'aide de mesures expérimentales spécifiques.Ce modèle numérique a été utilisé pour traiter le sujet principal de la thèse, à savoir celui de l'effet de la pression. Le modèle a permis de préciser les phénomènes physiques inhérents à la variation de la pression. Des manipulations expérimentales ont permis de vérifier la pertinence des données du modèle numérique proposé.
Author: Patrice Peyre
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1789480558
Category : Science
Languages : fr
Pages : 292
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Depuis une dizaine d’années, la fabrication additive révolutionne les modes de conception et d’élaboration en autorisant des libertés de design et des fonctionnalités inaccessibles avec les procédés conventionnels, provoquant un engouement extraordinaire de la part des milieux industriels et académiques. La fabrication additive des alliages métalliques 2 propose un état de l’art de la fabrication additive et de ses différents procédés, allant des matériaux métalliques de départ (sous forme de poudre ou de fil) jusqu’à leurs propriétés après élaboration. Cet ouvrage présente les microstructures ainsi que les posttraitements, et étudie les propriétés d’usage des matériaux élaborés avec la fabrication additive. Il offre, pour chaque thématique, un équilibre entre des notions de base et des aspects plus avancés, afin de constituer l’équivalent d’un précis de fabrication additive métallique autant utile aux professionnels du domaine qu’au grand public.
Author: Thomas Vilaro
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La fusion sélective de lits de poudre est un procédé très prometteur pour l'industrie aéronautique et spatiale car il permet de générer des pièces complexes directement à partir d'empilements de couches de poudre métallique. Étant donné que seul un fichier CAO est nécessaire, une diminution du temps de développement et d'optimisation des pièces est observée. A cause de son manque de maturité, les pièces produites présentent encore quelques défauts de fabrication tels que des manques de fusion. Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre les phénomènes thermiques, métallurgiques et mécaniques engendrés au cours de la fabrication additive d'une pièce. Les matériaux de l'étude sont un superalliage base nickel Nimonic 263 et un alliage d'aluminium A360. Une machine industrielle a été modifiée afin de recevoir des instruments de mesure de température sans contact dans le but de suivre l'évolution de la vitesse de chauffe et de refroidissement tout comme les gradients thermiques en amont et en aval du bain. Il est montré que ces caractéristiques thermiques varient fortement avec les paramètres opératoires du premier ordre et notamment avec la vitesse de balayage du faisceau laser. A cause de ces conditions thermiques particulières, les microstructures des alliages Nimonic 263 et A360 sont hors d'équilibre. Deux stratégies de traitement thermique ont été développées à partir de la microstructure brute de fabrication. La stratégie haute température implique une étape d'homogénéisation puis une étape de précipitation des phases renforçantes. La stratégie basse température est composée d'un recuit à moyenne température et permet de détensionner les contraintes résiduelles tout en conservant la microstructure fine du brut de fabrication. Ces différents états métallurgiques pour chacun des deux alliages sont ensuite caractérisés en traction à température ambiante. Le Nimonic 263 présente des propriétés mécaniques élevées bien que quelques défauts de fabrication sont observables sur les faciès de rupture. Il est noté une forte anisotropie entre la direction longitudinale et la direction transverse à cause de la croissance orientée des grains. Les propriétés de traction de l'A360 sont proches du matériau coulé et ce quel que soit le traitement thermique appliqué.
Author: Nan Kang
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La micro fusion laser d'un lit de poudre (SLM) permet la réalisation de pièces complexes avec des microstructuresfines. Cette technologie présente de nombreux avantages mais se heurte encore à une faible disponibilité des poudres d'alliages. En SLM, la pièce est d'abord conçue par CAO (conception assistée par ordinateur), puis construite couche par couche avec un faisceau laser commandé par un ordinateur. Dans ce cadre, le travail effectué dans cette thèse a consisté à étudier et à développer une nouvelle méthode pour réaliser des pièces en alliages et en composites à partir de mélanges de poudres élémentaires, ouvrant ainsi la voie à une grande variété de compositions.Au niveau expérimental le choix s'est porté sur le système aluminium-silicium avec différentes teneurs en silicium (12, 18 et 50% en poids). L'effet de l'ajout d'un champ magnétique statique a aussi été proposé comme un outil supplémentaire de contrôle de la microstructure.Dans le processus de fabrication de pièces par SLM la puissance du laser et la vitesse de balayage déterminent au premier chef la densité, la microstructure, la composition des phases et les propriétés mécaniques du produit. Une analyse systématique de l'effet de ces paramètres sur l'alliage Al - Si fabriqué par SLM à partir de mélanges de poudres est présentée. Des alliages ont été ainsi obtenus pour plusieurs domaines de composition visés correspondant à des applications pratiques (structures légères, système tribologique, emballage électronique, ...).Les microstructures fines obtenues grâce à la solidification rapide des matériaux fondus conduit à des propriétés quise comparent de façon favorable à celles obtenues avec les techniques classiques d'élaboration et de mise en oeuvre.
Author: Sandeep Rathee
Publisher: CRC Press
ISBN: 1351190857
Category : Science
Languages : en
Pages : 148
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Currently, most of the major commercial metal additive manufacturing (MAM) techniques rely on liquid phase processing. The liquid to solid phase transformations in these techniques results in microstructural issues and defects which in turn tantamount to inferior properties of fabricated build. Friction based additive manufacturing technologies are solid state processing techniques which work on the principles of friction based joining processes and layer by layer additive manufacturing. This book primarily addresses the basic understanding of seven friction based additive manufacturing techniques. These techniques include additive manufacturing methods based on rotary friction welding, linear friction welding, friction deposition, friction surfacing, friction stir additive manufacturing, friction assisted seam welding and additive friction stir. The principle of operations, benefits, limitations and recent developments of each technique has been described. It covers potentional and probable applications of each technique through review of various experimental studies. Features Targets friction based solid state additive manufacturing of metallic materials Describes principle of operation of seven friction based additive manufacturing techniques Reviews latest trends of these processes via experimental studies Describes benefits and limitations of each technique Covers current and probable applications of these techniques
Author: Faical Habassi
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« La fusion sélective laser (SLM) est un procédé prometteur qui est en voie de développement grâce aux innovations techniques et aux travaux de recherches actives qui ont vu le jour dans les récentes années. L'acier maraging (C300), qui appartient à la gamme des métaux qui peuvent être mis en œuvre par la fabrication additive grâce à sa bonne imprimabilité, a été utilisé dans différents domaines, tels que l’outillage, le moulage, l’aérospatial, et l’industrie automobile, en raison de ses hautes caractéristiques mécaniques. Cependant, certaines limitations sont toujours là, y compris le coût de production, la nécessité de post-traitement des pièces telles que construites et les effets non encore maîtrisés des différents paramètres du processus et des caractéristiques de post-traitement thermique. C’est pourquoi la fusion sélective laser des aciers maraging fait toujours un sujet intéressant de recherche et développement. Néanmoins, beaucoup reste encore à faire pour perfectionner l’utilisation de la technique SLM pour la production des pièces complexes à haute résistance afin d’avoir un procédé rentable et efficace. Dans cette mémoire, l'influence de plusieurs traitements thermiques sur les différentes propriétés mécaniques des SLM-acier maraging (C300) ainsi que la sensibilité des ces propriétés mécaniques aux paramètres du procédé, spécialement la puissance laser, la vitesse de balayage, l’espace d’hachurage et la densité d'énergie laser, ont été examinées expérimentalement. À cet effet, plusieurs séries d’expériences ont été faites dans le cadre de la recherche en faisant varier les paramètres de SLM et de traitements thermiques pour disposer de données satisfaisantes pour pousser l’analyse en profondeur. Les paramètres de processus SLM et de traitement thermique ont été mesurés pour leur effet sur la formation de défauts, la microstructure et les propriétés mécaniques. Des outils statistiques tels que l’ANOVA sont utilisés pour cela, précédés d’une planification d’expérience faisant appel à la méthode Taguchi et un design factoriel complet. L’optimisation est faite à l’aide d’outils numériques qui sont des méthodes itératives et algorithmiques aidant à trouver les valeurs optimales. Les résultats de l’étude ont montré l’efficacité de cette approche en mettant en avant la sensibilité et l’apport des traitements thermiques en termes des performances mécaniques. -- Mot(s) clé(s) en français : fusion laser sélective, paramètres de procédé, acier maraging, traitement thermique, propriétés mécaniques, optimisation, Taguchi, ANOVA. »--
Author: Organisation internationale de normalisation
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Category : Manufacturing processes
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