Traitement par la chaleur d’éléments métalliques imprimés en 3D

Des traitements par la chaleur pour améliorer les propriétés des éléments métalliques fabriqués de manière additive sont développés, étudiés et optimisés dans ce projet.

Fiche signalétique

  • Département responsable Technique et informatique
  • Institut Applied Laser, Photonics and Surface Technologies (ALPS)
  • Unité de recherche Additive Manufacturing
  • Durée (prévue) 01.01.2018 - 31.12.2019
  • Responsable du projet Simon Kleiner
  • Direction du projet Simon Kleiner
  • Équipe du projet Jürg Dänzer
    Josef Zürcher
  • Mots-clés Additive Manufacturing, Traitement par la chaleur

Point de départ

Avec des composants métalliques, la structure qui résulte de la fabrication additive (AM) couramment appelée impression 3D, est différente de celle obtenue avec des processus de fabrication classiques tels que le moulage ou le forgeage. Cela signifie que les procédés de traitement thermique connus, qui ont été développés pour des pièces coulées ou forgées, ne sont potentiellement pas optimaux pour des pièces métalliques de fabrication additive et doivent donc être adaptés.

La fusion sélective au laser (SLM) est l’un des procédés AM les plus courants pour les matériaux métalliques, c’est pourquoi notre projet actuel se concentre sur le traitement thermique des composants fabriqués par SLM.

Buts

Le but du projet est de développer un procédé de traitement thermique spécifiquement adapté aux composants fabriqués par SLM. Pour cela il faut élaborer une compréhension de base des corrélations entre la composition des alliages, les procédés de fabrication et de traitement, la structure et les propriétés.

Procédure

Dans une première phase l’alliage d’aluminium AlSi10Mg et l’acier 17-4 PH sont étudiés. En raison de leur composition chimique, les deux alliages peuvent être durcis par précipitation. En comparaison avec les matériaux coulés et forgés, la réactivité des pièces fabriquées par SLM est analysée aux traitements thermiques correspondants. Les examens de la microstructure par microscopie optique et microscopie électronique (REM) ainsi que la détermination des propriétés mécaniques, c’est-à-dire la résistance, l’allongement de rupture, la dureté et la ténacité, permettent de comprendre les corrélations et d’en tirer des optimisations pour les procédés de traitement thermique.

Solution

Grâce à la structure très fine de composants SLM, les processus internes se déroulent plus rapidement avec le traitement thermique qu’avec des pièces coulées à structure. La tendance va donc dans le sens des traitements de plus courte durée et des vitesses de refroidissement plus rapides.

Comme toute la technologie de fabrication AM se développe actuellement très rapidement, il faut toujours tenir compte de la chaine de processus dans son ensemble. Les nouveaux développements dans le domaine des poudres métalliques et de leurs méthodes de production ainsi que les nouveaux développements et les améliorations des procédés d’impression 3 D ne resteront pas sans effet sur la structure des composants métalliques fabriqués ainsi. Il faut donc encore et toujours plus ou moins ajuster le traitement thermique de telles pièces.