Contrôle Non Destructif de pièces métalliques élaborées par Fabrication Additive : Prise en Compte des anisotropies élastiques issues du procédé

par Amal Khabouchi

Projet de thèse en Science des matériaux

Sous la direction de Alain Hazotte et de Pierre Calmon.

Thèses en préparation à l'Université de Lorraine , dans le cadre de EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux depuis le 10-02-2016 .


  • Résumé

    Le procédé de Fabrication (ou construction) Additive (FA) représente un saut technologique récent et spectaculaire dans le domaine de la mise en forme des métaux. Il est issu directement des techniques d'impression 3D, mais son extension aux métaux introduit de fortes contraintes techniques associées à l'utilisation de hautes énergies de fusion et de températures de travail élevées. Les gradients de contraintes mécaniques qui en découlent peuvent générer des fissures internes dans les pièces si le procédé de déposition est mal maîtrisé. Les applications potentielles concernent des pièces de formes complexes et à forte valeur ajoutée produites en séries relativement limitées. Les secteurs du médical (ex. prothèses individualisées) et de l'aéronautique (ex. pièces à forme optimisée par calcul mais impossibles à fabriquer par d'autres techniques) sont pour l'instant les plus intéressés, mais beaucoup d'autres secteurs seront impactés à terme. La valeur des pièces fabriquées justifie généralement leur validation systématique par contrôle non destructif (CND) avant mise en service. Si les techniques de CND -notamment par ultrasons sont déjà maîtrisées et couramment utilisées pour des pièces obtenues par fonderie ou corroyage/assemblage, un des problèmes rencontrés dans le cas de pièces de FA concerne l'existence de fortes anisotropies microstructurales générées par la construction directionnelle (couche par couche) inhérente au procédé. Elles se traduisent par des anisotropies de propriétés élastiques qui gênent l'exploitation des signaux de contrôle. Il importe donc, d'une part de qualifier les directions et le niveau de ces anisotropies -qui dépendent des paramètres de fabrication, d'autre part d'intégrer cette information dans les outils d'analyse du signal déjà existants (ici, la plateforme CND CIVA développée par le CEA-LIST). Ce projet propose de traiter ces deux derniers points dans le cadre d'une thèse en collaboration entre le LEM3-UL (qualification des microstructures et des propriétés élastiques) et le LIST-CEA (amélioration des outils et procédures de CND). Le doctorant prendra en charge principalement la partie de caractérisation des pièces de FA, d'explication des mécanismes de formation des microstructures et de détermination des propriétés d'élasticité. Il interagira avec les personnes en charge du développement de la plateforme CND.