Contrôle de procédé et de conditions de fabrication additive 3D sur contraintes internes et traitement thermique de post-fabrication : rôle de la surface et de la microstructure sur la tenue en fatigue

par Emmanuel Nigito

Projet de thèse en Génie mécanique, mécanique des matériaux

Sous la direction de Farhad Rezaï-Aria et de Franck Diemer.

Thèses en préparation à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux , dans le cadre de MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés , en partenariat avec ICA - Institut Clément Ader (laboratoire) et de SUMO - Surfaces, Usinage, Matériaux et Outillages (equipe de recherche) depuis le 06-12-2016 .


  • Résumé

    L'objectif principal de la thèse sera d'étudier un alliage de NiTi (Nitinol) obtenu par fusion laser sur lit de poudre métalliques et la mise en évidence des relations entre les paramètres du procédé et les propriétés physiques et mécaniques du matériau. L'application visée est l'instrument endodontique. En effet, la technologie 3D offre une nouvelle voie pour la fabrication de formes complexes. D'une part, elle permet d'atteindre de nouvelles géométries jusqu'à lors irréalisables par les méthodes classiques de fonderie, de forge ou d'usinage. D'autre part avec la technologie laser, il est maintenant possible de fabriquer des pièces avec des côtes très précises, d'où des applications dans le domaine de l'outillage endodontique. Dans un premier temps, différents essais seront réalisés (fatigue, traction, tribologie, microstructure, etc...) sur la matière obtenue, afin de comprendre les relations structures-propriétés. De plus, les effets des paramètres machines (vitesse laser, puissance laser, etc...) sur le matériau seront étudiés. Dans un second temps, des caméras thermiques seront positionnées dans la machine pour observer une fabrication en temps réel. La zone d'intérêt des caméras comprendra le bain de fusion et ses environs. Enfin, le matériau obtenu pourra être traité thermo-chimiquement pour optimiser ses propriétés mécaniques et son état de surface.

  • Titre traduit

    Process control and 3D additive manufacturing conditions on internal stress and post-production heat treatment : link area and microstructure on fatigue properties


  • Résumé

    The main objective of this PhD work will be to investigate an NiTi alloy (Nitinol) manufactured by selective laser melting. A comprehensive investigation will be carry out on relationship between material properties and process parameters. Endodontic instrument is the application targeted. Indeed, 3D technology offers a new way to build very complex shape components. On the one hand, it allows to reach new geometry so far unrealizable by conventionnal foundry, forging or machining. On the other hand, laser technologies allow to manufacture near net shaped components, hence potential applications for endodontic tooling. Initially,several testing will be realized (fatigue, tensile, tribology, microstructure, etc...) on the manufactured materials, to understand relationship between structure and properties. Moreover, machine parameters effects (laser speed, laser power, etc...) on the material will be investigate. Secondly, infra-red cameras will be put inside the machine to observe a fabrication. Area of interest will be the melting pool and his surroundings. Finally, material could be thermally and chemically treated to improve his mechanical properties and his surface finishing.