Fabrication additive : les poudres au cœur de l’interaction matière-laser
Qu'est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive consiste à élaborer une pièce par empilement successif de poudre mise en fusion par un faisceau laser. Par opposition aux procédés traditionnels basés sur la suppression de matière, la fabrication additive a plusieurs avantages.
En effet, 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 exigeant comme l’aéronautique, le spatial, le médical, l’automobile, …
Pouvant être métalliques, céramiques ou polymères, la qualité des poudres est un point crucial pour ce procédé. Au cœur de l’interaction matière-laser, les poudres doivent notamment respecter une composition chimique, une morphologie, une granulométrie et une porosité intraparticulaire minimale.
Comment garantir la qualité des pièces fabriquées de manière additive ?
Pour garantir la qualité des pièces élaborées, le contrôle des poudres métalliques recyclées ou non constitue un enjeu majeur pour atteindre les performances attendues. De ce fait, les paramètres régulièrement appréciés 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
Comme le suggère la norme NF E 67-010 présentant les spécifications techniques des poudres pour les applications de fabrication additive, ces essais peuvent également être complétés par des mesures de surface spécifique, d’humidité, …
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