La fabrication additive métallique permet la réalisation de géométries non ou difficilement accessibles par des procédés « classiques » de mise en forme. Mais la consolidation de poudres ou de fils métalliques, que ce soit par refusion (méthodes de fabrication additive par dépôt sous faisceau haute énergie ou par refusion sur lit de poudre) ou frittage (frittage sélectif sur lit de poudre, binder jetting, ou extrusion de fil composite), pose des problèmes de stabilité dimensionnelle en cours de fabrication. Les déformations, voire les ruptures, apparaissent en cours de fabrication ou juste à la fin. Ainsi, afin de fiabiliser la fabrication additive métallique, il convient de déterminer les causes de ces déformations, et de les quantifier afin de les prévoir et de les corriger.
Le projet de cette période s’inscrit dans la continuité de projets menés précédemment sur le procédé de fabrication additive ADAM (atomic diffusion additive manufacturing). Ce procédé est réalisé en deux étapes principales : la fabrication de la géométrie par extrusion d’un fil composite, constitué de particules métalliques enrobées dans un liant polymère, puis le traitement thermique de déliantage (élimination du liant) et frittage (consolidation des particules métalliques entre elles).
Les paramètres que l’on a pu faire varier sont surtout liés à l’extrusion du fil : sens de dépôt, épaisseur de couche, ratio de paroi (pour une pièce pleine, rapport entre l’épaisseur de paroi et l’épaisseur totale), géométrie globale, ainsi que la nature de l’alliage déposé.
Les résultats obtenus montrent que les déformations sont générées essentiellement lors du frittage, car le retrait n’est pas véritablement isotrope.
Or les matériaux utilisés sont des matériaux qui nécessitent des traitements thermiques pour garantir l’optimum de leurs propriétés mécaniques. L’objectif du projet est désormais d’étudier la réponse au traitement thermique (cumulé aux opérations de mise en forme et frittage précédentes) en termes de déformation et de propriétés mécaniques des matériaux mis en oeuvre, à savoir le 17-4 pH et l’acier à outil A2. En particulier, on s’attachera à comparer les propriétés de ces matériaux obtenues via la fabrication d’éprouvettes, ou via le prélèvement d’éprouvettes dans des pièces de géométrie complexe (structures lattice par exemple).
Le livrable sera un document rédigé à la façon d’un article scientifique en anglais.
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Compétences requises :
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L’étudiant(e) doit au minimum manipuler de façon autonome les outils de dessin numérique (CAO). Il/elle sera formé (e) au cours de la période aux outils du laboratoire (préparation et analyse métallographique, mesures diverses). Des compétences (ou du goût) pour la simulation / modélisation numérique seraient un plus apprécié.
