Caractérisation des poudres, matériaux et pièces finies en fabrication additive

Industriels réalisant des pièces issues de la fabrication additive, vous avez besoin de garantir leur qualité, en maîtrisant vos procédés de fabrication et les matières premières que vous utilisez. Pour cela, vous devez démontrer que les caractéristiques mécaniques et physicochimiques des matériaux choisis répondent aux spécifications attendues. Le LNE vous propose une offre globale de prestations permettant de maîtriser le processus sur toute la chaîne de fabrication afin de garantir la fiabilité des pièces finies.

La fabrication additive – ou impression 3D, permet de réaliser des pièces personnalisables et complexes. Sa maîtrise nécessite des contrôles et des mesures à tous les stades du processus de fabrication : matières premières, matériaux, pièces finies, machines.

Fort de son expertise en métrologie et en essais, le LNE est le seul acteur du marché à se positionner sur le contrôle non destructif des produits finis, à distance ou sur site, en vous proposant une offre globale de prestations, depuis la matière première jusqu’au produit fini, vous permettant de maîtriser vos processus de fabrication, de garantir leur fiabilité - indispensable pour les pièces critiques, et ainsi de rassurer vos clients.

Prestations de caractérisation proposées

Caractérisation des poudres

La maîtrise d’un procédé de fabrication démarre toujours par le contrôle qualité de la matière première, notamment des poudres.

Le LNE vous propose les prestations de caractérisation suivantes :

Caractérisations physico-chimiques
 

Le LNE dispose de moyens performants pour la caractérisation des poudres
  • Analyse topographique (MEB) et chimique (EDX) à la surface de grains de poudre (mise en évidence de particules exogènes dans les grains de poudre et/ou formation de précipités, d’oxydes, ségrégations…), lors du processus de fabrication des poudres.
  • Analyse DRX (cristallinité).
  • Étude de la variabilité des caractéristiques des poudres en fonction du nombre de cycles de recyclage.
  • Étude du comportement des poudres en fonction de leurs conditions de stockage (vieillissement accéléré, inertage…).

 Caractérisations morphologiques
 

  • Distribution en taille et en forme.
  • Taille et forme des particules.
  • Analyse BET : estimation de la porosité du matériau.

Caractérisations rhéologiques
 

  • Aptitude à l’écoulement.
  • Masse volumique.
  • Caractérisation thermiques : température de changement de phase.
  • Caractérisation Composition chimique.

Caractérisation des matériaux

Pour optimiser votre plan d’expérience dans le but de valider au plus vite un matériau ou une pièce (métalliques, plastiques…), le LNE vous propose les prestations suivantes :

  • Accompagnement pour la validation du couple (matériau / processus de fabrication)
  • Montage de plans de caractérisation
  • Caractérisations chimiques (métalliques, plastiques...)
  • Caractérisation mécanique en température (- 80 °C à 1 100 °C)
    • Essais de traction/compression et micro-traction (module d’Young, coefficient de poisson).
    • Essais de flexion, choc (Charpy, choc multiaxial…).
    • Essais de fatigue.
    • Essais de corrosion sous contrainte chimique et/ou mécanique.
    • Vieillissement accéléré sous contraintes multi-physiques d’éprouvettes (UV, chocs thermiques ou essais climatiques, essais de corrosion, endurance vibratoire mono-axe...)
  • Caractérisations métallurgiques
    • Caractérisation des microstructures (MO, MEB, EDX),
    • Contrôle de la santé matière (infondus, fissures, pollution…)
    • Essais micro-dureté
    • Détermination du taux de porosité
    • Analyse DRX (cristallinité, proportion de phase en présence, contraintes résiduelles, texture)
  •  Caractéristiques thermiques : diffusivité, émissivité, capacité thermique massique et dilatométrie, conductivité thermique
  •  Masse volumique : pesée hydrostatique, pycnométrie à gaz.

Caractérisation des pièces finies

  • Montage de plan de qualification
    • Vieillissement accéléré sous contraintes multi-physiques (UV, chocs thermiques et/ou tests climatiques, essais de corrosion, endurance vibratoire mono-axe…).
  • Instrumentation de pièces par jauges de contrainte pour caractérisation mécanique in situ.
  • Analyse de défaillance et recherche de solutions
    • Contrôles non-destructifs des pièces par spectroscopie à résonance ultrasonore (RUS)
    • Tri de pièces (méthode tout ou rien) indépendant de la taille, densité ou géométrie.
    • Paramétrie d’élasticité (module d’Young, coefficient de Poisson, mode de cisaillement) sur barres, cylindres, tubes et disques.
  • Caractéristiques géométriques
    Image
    Machine à mesurer tridimensionnelle (MMT)
    Machine à mesurer tridimensionnelle du LNE (Zeiss, UPMC Carat)
    • Contrôle dimensionnel et géométrique par Machine à Mesurer Tridimensionnelle (MMT) :
      Image
      Caractérisation de la planéité d’un peigne fabriqué en In625
      Caractérisation de la planéité d’un peigne fabriqué en In625 par fusion laser sur lit de poudre
      • Planéité
      • Diamètre
      • Circularité
      • Coaxialité
    • Etats de surface
      • Profilomètre optique
      • Profilomètre à contact
    • Masse volumique
      • Par pycnométrie à gaz
      • Pesée hydrostatique
  •  Expertise
    • Recherche de l’origine d’une défaillance (analyse du faciès de rupture, corrosion, usure, fatigue, vieillissement du matériau...).
    • Recherche de causes (investigation complète autour du cycle de vie du produit) et de solutions.
    • Accompagnement pour la validation des solutions mises en œuvre.
    • Tomographie à rayon X (XCT) et Intelligence artificielle.

Caractérisation des machines

L’étalonnage de vos machines permet de les raccorder au système d’unités international, d’assurer leur traçabilité, et de répondre ainsi aux exigences de votre système qualité. Le LNE vous propose :

  • Qualification des sources laser.
  • Calcul d’incertitude / Plan d’expérience.
  • Évaluation de la justesse machine par contrôle métrologique d’artefacts dédiés.

Assistance technique et Recherche partenariale

Le LNE peut vous proposer de l’assistance technique pour vos projets de R&D, qualification de performance de produits, et de la recherche partenariale pour soutenir votre innovation.

 

Fiche détaillée de nos prestations en fabrication additive

Retrouvez l'ensemble de nos prestations en fabrication additive en téléchargeant la fiche de présentation.

Programmes de recherche du LNE

Le LNE est également impliqué dans plusieurs programmes de recherche en lien avec la fabrication additive, en particulier au travers des projets réalisés dans le cadre de la plateforme AFH (Additive Factory Hub) : impact du vieillissement des poudres sur leurs propriétés physico-chimiques, influence des paramètres machines sur les propriétés mécaniques et dimensionnelles des pièces.

Par ailleurs, le LNE est également positionné sur des projets visant à développer des méthodes de routine par contrôles non destructifs afin de détecter les pièces défectueuses en complément des méthodes de référence comme la tomographie.

Pourquoi choisir le LNE ?

  • Membre fondateur de la plateforme Additive Factory Hub (AFH) mutualisant les expertises d’acteurs de la fabrication additive (recherche académique, industriels et utilisateurs finaux).
  • Fortement impliqué depuis 2014 dans les commissions de normalisation sur la Fabrication Additive au niveau français (UNM 920) et international (ISO/TC 261), ainsi qu’à la COFREND, dans les groupes Fabrication additive,
  • Travaux de recherche pour définir des méthodes de contrôle robustes et fiables afin d’évaluer la qualité des pièces réalisées en fabrication additive.