Extraction et analyse, en fonction des paramètres de frittage laser direct de métal, des caractéristiques matérielles d'un alliage Al-Mg-Zr-Sc

En raison des propriétés spécifiques qu'elles permettent d'obtenir, de nombreuses technologies de fabrication additive (Additive Manufacturing, AM) sont désormais couramment utilisées dans divers secteurs industriels tels que l'automobile, le médical, l'énergétique et l'aérospatial. Le frittage laser direct de métal (Direct Metal Laser Sintering, DMLS) est un procédé sur lit de poudre permettant de produire des structures métalliques complexes, et il s'est imposé pour la fabrication de composants soumis à de fortes contraintes. Ce procédé commence par l'application d'une fine couche de poudre sur une plateforme de fabrication à l'aide d'un bras robotisé multi-axes. Ensuite, cette poudre est fusionnée à l'aide d'un faisceau laser dans une atmosphère de gaz inerte, et ce processus se répète itérativement jusqu'à obtenir la structure souhaitée. Les paramètres du procédé DMLS, tels que la puissance et la vitesse du laser, le flux de gaz et la température de la plateforme, sont choisis en fonction de l'alliage utilisé pour garantir une densité et une résistance maximales des composants imprimés. Ces travaux portent sur une étude expérimentale visant à analyser l'influence des paramètres de fabrication sur les propriétés physiques d'échantillons imprimés en aluminium trempé, incluant la résistance à la traction, la limite d'élasticité, le module de Young, le taux d'amortissement et la conductivité thermique. D'autres propriétés pertinentes pour l'industrie, telles que la précision dimensionnelle, la rugosité de surface et la dureté, ont également été examinées. Les données recueillies permettent de vérifier l'hypothèse selon laquelle le procédé DMLS est adapté à l'optimisation multi-physique des structures métalliques et d'enrichir les modèles de simulation basés sur les données. La méthodologie employée repose sur l'utilisation d'un plan d'expériences (Design of Ex-periments, DoE) pour la production des échantillons. Pour évaluer toutes les propriétés physiques d'intérêt, une méthode séquentielle et systématique a été définie pour obtenir des éprouvettes de différentes géométries à partir des échantillons fabriqués. Un protocole de mesure spécifique a été mis en place pour chaque propriété examinée, incluant des détails sur les outils de mesure et le nombre de mesures effectuées. De plus, des dispositifs d'essai pour mesurer le taux d'amortissement et la conductivité thermique ont été développés, construits et validés spécifiquement pour ces travaux. Les résultats ont démontré que les paramètres d'impression ont un impact significatif sur la microstructure des échantillons, notamment le taux de porosité et les types de pores. Il a de plus été observé que différentes régions d'une même pièce pouvaient être fabriquées en utilisant des paramètres d'impression distincts, ce qui est crucial pour un processus d'optimisation multi-physique. La reproductibilité des mesures a également été excellente. En outre, trois comportements mécaniques distincts ont été identifiés : fragile, semi-fragile et ductile. Les données recueillies, notamment la large gamme des propriétés mesurées, permettent de conclure que le procédé DMLS possède un grand potentiel pour l'optimisation multi-physique des structures métalliques. Par ailleurs, les résultats expérimentaux obtenus pour la fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) apportent une contribution significative au développement de modèles de simulation basés sur les données.