Etude métrologique de l’influence des paramètres du procédé sur les propriétés géométriques et dimensionnelles des pièces fabriquées par fusion laser sur lit de poudre

Objecitf de la thèse

L'objectif de la thèse est d'améliorer la précision dimensionnelle et géométrique des pièces issues du procédé PBF-LB.

Résumé de la thèse

Le procédé fusion laser sur lit de poudre (PBF-LB) prend une place de plus en plus importante dans l’industrie, néanmoins, certains aspects demeurent mal compris. Ce manque de connaissance a pour effet de limiter le développement du procédé, notamment dans le cas des propriétés dimensionnelles et géométriques des pièces issues de ce procédé, qui peuvent présenter des écarts significatifs par rapport au modèle numérique.

Ces travaux visent donc à améliorer la compréhension des mécanismes à l’origine des écarts dimensionnels et géométriques. Après une étude bibliographique ayant permis de déterminer les principales causes de ces écarts ainsi que les paramètres du procédé les plus influents, il a été décidé d’étudier les aspects dimensionnels et géométriques à différentes échelles.

Une première étude a été réalisée à l’échelle du cordon de fusion, ce qui a permis de mieux comprendre les plages de paramètres résultant en une construction saine. Cette étude a également mis en évidence les variations de morphologie du cordon en fonction des paramètres du procédé utilisés.

La seconde étude à l’échelle de la pièce a permis d’illustrer l’impact de la géométrie du cordon ainsi que celle de la rugosité sur les écarts dimensionnels. Les écarts géométriques, quant à eux, sont influencés par l’état de surface et par les déformations dues aux contraintes résiduelles, qui ont par ailleurs fait l’objet d’une étude plus approfondie. En outre, le lien entre dimension/géométrie avec la température et la vitesse de refroidissement des pièces durant le processus de fabrication a été mis en évidence lors d’une étude thermique. Le rôle des paramètres du procédé puissance laser et vitesse de balayage a également été étudié, et a révélé une influence moins importante que prévue sur les écarts dimensionnels et géométriques en comparaison avec l’influence de la géométrie de pièce choisie. Finalement, une attention a été portée sur des structures lattices, dont l’étude a révélé l’importance de l’orientation des branches, ainsi que la difficulté de caractériser la géométrie de ce type de pièce.