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Sous-thème 2-2 :
Fabrication additive (P. Peyre)

Contexte

Les procédés de fabrication additive (de type fusion sélective - SLM « lit de poudre » par laser ou faisceau d’électrons, ou fusion laser de poudre projetée - DMD) permettent l’élaboration d’architectures complexes par addition de couches fondues successives. Chaque élément de matière est alors soumis à au moins deux cycles de fusion-solidification successifs, suivis d’un phénomène de recuit en phase solide lors des couches ultérieures. 


(a) Séquence d’images en 2D obtenues à partir d’images de tomographie X in-situ réalisées à l’ESRF sur un échantillon d’Al-8%Cu déformé en traction à une vitesse de 0.3µm/s à 555°C. L’axe de traction est vertical et le temps de déformation est indiqué sur chaque image. On observe un enrichissement en liquide (en clair) dans la zone qui se déforme préférentiellement suivi d’un endommagement par formation de pores (en noir) dans les films liquides. Travaux réalisés dans le cadre du projet ANR Blanc TOMOSOLIDAL (SIMAP) ;
(b) Modélisation mesoscopique de l'écoulement de la phase liquide dans la zone pâteuse, sous l'effet d'un gradient de pression. Exemple de champs de pression et de vecteur vitesse obtenus pour une microstructure granulaire globulitique 3D composée de 100 grains avec une fraction solide égale à 0.85. Travaux réalisés dans le cadre de l'ANR Cracracks (CEMEF).

Objectifs

Outre les thèmes abordés dans le sous-thème 2.1 qui concourent aussi à la compréhension des mécanismes de fusion-solidification impliqués dans les procédés de fabrication additive (FA), les travaux du GDR porteront plus spécifiquement sur : (1) l’élaboration des poudres utilisées en FA via la modélisation de la formation des gouttes métalliques solidifiées par atomisation gazeuse. A ce titre, un certain nombre de lots de poudres pourront être élaborés avec des caractéristiques particulières susceptibles d’apporter un éclairage sur les mécanismes physiques mis en jeu au cours de la fusion-solidification. Les poudres pourront ainsi subir soit un tamisage préalable visant à ne conserver que certaines fractions de la poudre soit un post- traitement aboutissant à un fractionnement ou au contraire à une sphéroïdisation de ces poudres ; (2) la fabrication de matériaux composites ou à gradient de composition chimique (FGM) et la prévision des microstructures complexes associées. Il s’agira ici de comprendre et maîtriser la formation des hétérogénéités chimiques pouvant conduire à des hétérogénéités structurales néfastes ou souhaitées (dans le cas d’élaboration de composites à matrice métallique par exemple); (3) la compréhension des conditions de formation des défauts de solidification, et en particulier des porosités dans des zones fondues submillimétriques qui restent encore aujourd’hui un problème majeur en FA, au même titre que les contraintes résiduelles induites. Il pourra être également important de suivre les éventuelles contaminations (ex. oxygène) des poudres non fondues avoisinantes au bain fondu qui peuvent conduire à modifier les conditions de solidification des poudres et ainsi à créer d’éventuels défauts de solidification lors des cycles de fusion ultérieurs. 



Equipes concernées : LCFC, PIMM, LPMC, IM2NP, CEMEF, LSMX, ICMCB


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