Fabrication additive de pièces métalliques
La fabrication additive a fait son apparition dans les années 80; mais c’est dans les années 90 que diverses techniques et matériaux ont été développés, la rendant plus accessible et pratique pour un usage industriel.
Découvrez l'incroyable polyvalence de la fabrication additive
La fabrication additive (FA) également appelée impression 3D permet de fabriquer des pièces tridimensionnelles à partir d’un fichier numérique. La première étape de la fabrication additive consiste à créer un modèle 3D de l’objet à l’aide d’un logiciel qui le découpe ensuite en couches fines horizontales. Dans un second temps, l’imprimante 3D construit l’objet par empilement de couches successives. Les différentes couches de matériaux peuvent être déposées par fusion, frittage ou encore par polymérisation.
Les principaux matériaux utilisés par les industriels lors de la fabrication additive sont les métaux mais on retrouve également les céramiques et les polymères sous forme de poudres, de rubans ou de fils.
Les avantages de l'utilisation de la fabrication additive pour la production de pièces métalliques
Bénéficiant aujourd’hui d’un bon niveau de maturité, cette technologie offre une liberté de conception inégalée et a trouvé de nombreuses applications dans des marchés exigeants comme l’aéronautique, le spatial, le médical, l’automobile, …
Le contrôle de poudres métalliques et produits finis issus de la fabrication additive.
L'importance du contrôle de la qualité des poudres métalliques dans la fabrication additive
La qualité des poudres métalliques est un point crucial dans la fabrication additive. Au cœur de l’interaction matière-laser, les poudres doivent notamment respecter une composition chimique, une morphologie, une granulométrie et une porosité intraparticulaire minimale.
Pour garantir la qualité des pièces élaborées, le contrôle des poudres métalliques constitue un enjeu majeur pour atteindre les performances attendues. Les paramètres régulièrement analysés sont :
- la composition chimique déterminée par ICP-AES, ICP-MS et analyseurs élémentaires (C/S, N/O et H).
- la granulométrie réalisée généralement par granulométrie laser suivant la norme ISO 13320,
- la coulabilité caractérisée par un temps d’écoulement, elle peut être mesurée au moyen d’un entonnoir calibré de type cône :
- de Hall suivant la norme ISO 4490 et ASTM B 213
- de Carney suivant la norme ASTM B 964 (ce dernier cône étant d’intérêt pour les poudres d’aluminium par exemple)
- la densité apparente et la densité tassée permettant de caractériser par effet mécanique l’aptitude d’une poudre à s’organiser en chassant l’air entre les grains.
- la densité vraie déterminée par pycnométrie selon la norme ISO 12154 ou ASTM B 923.
- la morphologie qualifiée par Microscopie Electronique à Balayage (MEB-FEG) et Microscopie Optique.
- la microstructure caractérisée par un examen métallographique.
- l’évaluation de l’élimination des résidus de fabrication additive dans les DM selon l’ASTM F3335-20
La Tomographie X : technique d'analyse phare pour le contrôle des pièces additives métalliques
La tomographie X est une technique d’analyse utilisée par le laboratoire FILAB qui permet de localiser très finement toute hétérogénéité, singularité ou inclusion présentes dans un matériau ou produit fini. Elle permet également de vérifier l’assemblage et le positionnement des ensembles mécaniques complexes.
Non destructive cette technique délivre un diagnostic qui permet de visualiser les défauts dans les 3 dimensions d’un composant et de contrôler des pièces à haute valeur ajoutée.
Le contrôle de pièces issues de la fabrication additive peut également être fait par des outils de pointe tels que le MEB FEG-EDX, la DRX ou encore les mesures par BET.
Pour conclure
Le laboratoire FILAB propose à ses clients des services de caractérisation de poudres métalliques pour fabrication additive et de pièces métalliques issues de la fabrication additive
