{PALOMA}: Détection et caractérisation des défauts de fabrication par Laser Beam Melting: Impact sur les propriétés mécaniques

par Bastien Fosse

Projet de thèse en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Vincent Guipont et de Christophe Colin.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Centre des Matériaux (laboratoire) , MAT-Fabrication Additive des materiaux hors d'équilibre et des structure - FAMHES (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Qualifiée par certains de 'nouvelle révolution industrielle', les technologies de fabrication additive sont de plus en plus présentes dans le domaine aéronautique et spatial compte tenu des enjeux financiers, des avances technologiques et de l'impact sur l'environnement que procurent ces procédés. Dans un but permanent de réduire les étapes de développement des pièces, les coûts et les délais, de diminuer l'empreinte énergétique globale de la chaîne de fabrication par rapport aux procédés « soustractifs », l'industrie aéronautique et spatiale et en particulier ArianeGroup place de grands espoirs dans ces techniques de fabrication rapide. Certaines sociétés réfléchissent même à une implantation à grande échelle de ces technologies nouvelles au sein d'usines du futur dites 4.0. Toutefois, certains phénomènes de ces procédés et notamment l'interaction laser-matière sont encore mal maîtrisés et mal compris. Le projet PALOMA s'attèle à consolider l'ensemble de la chaine de fabrication, de la poudre à la pièce, en vue d'une industrialisation prochaine de certaines pièces. En fait, ce projet s'intéresse plus particulièrement au développement et à l'amélioration de deux procédés de fabrication additive que sont la fusion sélective par faisceau laser et par faisceau d'électrons de lits de poudre métallique. Il fait suite à différents grands projets structurants comme PROFIL et FALAFEL initiés par les industriels du GIFAS (Groupement des Industries Françaises de l'Aéronautique et du Spatial). PALOMA a donc pour objectif de continuer à développer cette technologie de fabrication pour la faire passer d'un stade pré-industriel à un stade complètement industriel en vue d'élaborer des pièces de structure, de forme complexe, aux cotes, de bonne qualité métallurgique. L'innovation de ce projet repose sur la mise à disposition d'une machine ouverte pour chacun des deux procédés, permettant la mesure des champs thermiques en cours de fabrication. Par ces moyens, on comprendra l'interaction laser-lit de poudre et la genèse des défauts. Aboutir à un contrôle procédé en ligne permettra la détection, l'identification et la quantification des défauts dans le volume de la pièce. Le matériau phare de ce projet reste le TA6V mais un acier inoxydable doit être également regardé.

  • Titre traduit

    {PALOMA}: Detection and characterization of manufacturing defects by Laser Beam Melting: Impact on mechanical properties


  • Résumé

    Described by some as a 'new industrial revolution', additive manufacturing technologies are increasingly present in the aeronautics and space sector, given the financial stakes, technological advances and environmental impact of these processes. With a permanent aim to reduce the development stages of parts, costs and lead times, to reduce the overall energy footprint of the production line compared to 'subtractive' processes, the aeronautical and space industry and in particular ArianeGroup has high hopes in these rapid manufacturing techniques. Some companies are even thinking about large-scale implementation of these new technologies in factories of the future known as 4.0. However, certain phenomena of these processes and in particular laser-material interaction are still poorly controlled and not fully understood. The PALOMA project is working to consolidate the entire production chain, from powder to piecework, with a view to the imminent industrialisation of certain parts. In fact, this project focuses on the development and improvement of two additive manufacturing processes, selective laser and electron beam melting of metal powder beds. It follows on several major structuring projects such as PROFILE and FALAFEL initiated by the GIFAS (Groupement des Industries Française de l' Aéronautique et du Spatial). PALOMA's objective is therefore to continue developing this manufacturing technology from a pre-industrial to a fully industrial stage in order to develop structural parts with good metallurgical quality. The innovation of this project is based on the provision of an open machine, allowing the measurement of the thermal fields during manufacture. By these methods, we will understand laser-powder bed interaction and defect genesis. Using an on-line process control will allow the detection, identification and quantification of defects in the part volume. The main material of this project remains TA6V, but a stainless steel must also be considered.