Optimisation de matériaux pour la fabrication additive LBM

Au cours du procédé LBM, les différents processus physiques mis en jeu à l’échelle de l’interaction laser – poudre – zone fondue, et les cinétiques de fusion-solidification rapide entraînent des comportements singuliers des zones fondues (instabilités diverses : éjections de métal liquide, fluctuations de ZF, Balling) combinées à des microstructures de solidification rapide quasiment hors équilibre thermodynamique. Il est pourtant difficile actuellement de prédire a priori à partir de la connaissance des propriétés thermo-physiques d’un matériau-poudre et de la zone fondue (viscosité, conductivités thermiques, tension de surface, densité = f(T)) son comportement et sa stabilité en LBM sous éclairement laser. Plus généralement, il va s’avérer nécessaire de fournir aux fabricants de poudre et aux utilisateurs de procédés de fabrication additive, des règles de choix des matériaux, permettant d’aboutir à des formulations modifiées-adaptées.

Après sélection d’une ou deux familles d’alliages, les travaux porteront sur l’influence de leurs propriétés thermo-physiques sur leur comportement hydrodynamique, et sur la stabilité des différents types de poudres fondues en LBM. Des expériences de fusion instrumentée (imagerie rapide) seront réalisées sur lit de poudre (statique ou en déplacement) pour les matériaux considérés, avec des atmosphères gazeuses différentes (Ar, N2) et sous vide sur la plate-forme Digitéo à Saclay. Les différences de comportement seront corrélées aux différences de propriétés thermo-physiques disponibles dans la littérature et identifiées par des expériences tests. Il s’agira de proposer des pistes d’évolution ou des recommandations pour la définition de critères de choix pour les matériaux LBM.

Collaborations extérieures

AFH Digitéo à Saclay (50% du temps), Arts et Métiers ParisTech notamment pour certaines expériences de fusion instrumentée

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