CONNAISSANCE DE LA POUDRE DE METAL
EST ESSENTIELLE
La chaîne AM complexe exige de solides connaissances et est caractérisée par la machine, la matière première en poudre, le laser, la conception spécifique, le procédé de fabrication et le post-processing. Des critères primaires sont: type de matériau (composition métallurgique), forme moyenne, dimension et répartition de la taille des particules. Une certaine dispersion a un effet positif en remplissant les espaces intermédiaires. D’autres aspects essentiels sont le comportement d’écoulement, la microstructure, la pureté et l’état de surface. Dans la pratique, l’utilisateur est confronté à énormément de paramètres: logique que chaque choix constitue un compromis.
Anisotropie
En raison des propriétés de processus, les SLM et LMD donnent un résultat différent. Dans le cas des deux méthodes, le résultat est caractérisé par une structure laminée avec des caractéristiques anisotropes (selon l’orientation pendant la production, des propriétés inégales apparaissent sur les sections). La méthode à lit de poudre se contrôle mieux: des particules sélectionnées avec soin (grain de 20-75 µm) et une couche de construction fine garantissent une structure homogène quasiment sans pores, ni fissures. La limite se situe actuellement surtout dans la dimension maximale. La rugosité du résultat final est généralement un peu en dessous de la taille de grain moyenne. Le dépôt direct au laser (LMD, avec amenée de poudre de 50 à 150 µm par une buse) est comparable au dépôt de gouttes, une technique autrefois plus courante lors du soudage. Le dépôt direct au laser donne un résultat un peu plus grossier.
Métallurgie
Une solide connaissance des matériaux reste indispensable, déjà rien que pour l’influence des propriétés mécaniques, thermiques, chimiques et électriques exigées par le produit fini et ce, non seulement en tant que matière première à la livraison, mais aussi par la suite pendant le cycle de vie de la pièce.
Cela implique que les normes relatives aux matériaux constituent une première exigence absolue, à laquelle on travaille intensivement à l’échelle mondiale, aussi dans le domaine de l’AM. Aujourd’hui, il y a un spectre certes limité du groupe de métaux dans la même qualité normée en poudre sur le marché, outre le bloc, la tôle, le profilé et le tube conventionnels – mais avec des propriétés adaptées, améliorées.
La soudabilité est par ailleurs l’indicateur principal de la disponibilité d’un métal. Entre les matériaux de départ de qualité en différents types, on pense – notamment outre l’acier (inoxydable) et l’aluminium – à l’Inconel, au titane, au tungstène et au tantale, ainsi qu’à des alliages industriels et médicaux connus comme les TiAluminide et cobalt-chrome dentaires et orthopédiques. L’acier à outils a aussi fait récemment – comme on s’y attendait – son apparition.
BEL ET BIEN DE NOUVELLES FORMULES DE MATERIAUX
Pour ceux regardant la liste de métaux en poudre globalement, les spécifications semblent peu changer. En réalité, un mouvement est bel et bien en cours devant permettre d’optimiser le matériau AM. Il y a donc bien des différences, et même si elles semblent minimes, elles sont généralement cruciales pour la construction. Etant donné le passé de l’industrie manufacturière, les normes contenaient au départ de nombreuses traces de fer.
Il y avait, en outre, de nombreuses fractions résiduelles non définies, en des quantités minimes dont on ne pourrait pas soupçonner qu’elles influencent le résultat final. Des experts en matériaux familiarisés avec l’AM ont toutefois entre-temps découvert que même les variations les plus infimes pouvaient – même si elles témoignent d’une composition chimique conforme à la norme – entraîner de gros changements au niveau du comportement de fusion, d’adhérence et de solidification. Et ce, non seulement en raison d’autres propriétés, mais aussi en raison d’un autre cycle de construction ou épaisseur de couche propre au processus, d’un mode ou d’une vitesse d’éclairage modifié, etc. Il y a ainsi un vaste choix sur mesure en réduisant la teneur en fer, en spécifiant concrètement les fractions résiduelles citées dans la formule depuis la métallurgie existante, etc. – spécialement pour la fabrication additive.