Des chercheurs de l'EPFL ont développé une nouvelle technique d'impression laser 3-D pour fabriquer des composants métalliques avec une résistance sans précédent à haute température, dommages et corrosion. La méthode a des applications dans des domaines allant de l'aérospatiale aux turbines de production d'électricité.

impression en 3D, également appelée fabrication additive, a révolutionné la façon dont les composants sont fabriqués, établir de nouvelles normes en termes de vitesse de production lorsque la complexité géométrique est élevée.

Les fabricants utilisent une technique connue sous le nom de fusion laser sélective (SLM) pour imprimer en 3D des composants métalliques. Avec SLM, un laser puissant fait fondre et fusionne les poudres métalliques ensemble, construire progressivement un composant 3D couche par couche. Toute poudre restante est éliminée à la fin du processus. Mais certains métaux et alliages ne peuvent pas supporter les fortes variations de température qu'implique la SLM, les faisant craquer.

Chercheurs du Laboratoire de métallurgie thermomécanique (LMTM) de l'EPFL, dirigé par Roland Logé à l'École d'ingénieurs, ont développé une nouvelle méthode qui consiste à appliquer un deuxième traitement au laser toutes les quelques couches pendant la phase de construction. Cela réduit considérablement la fissuration et produit des composants métalliques avec une résistance sans précédent à haute température, dommages et corrosion.

La technique brevetée, publié dans Fabrication Additive, pourrait être utilisé pour fabriquer de nouvelles aubes de turbines génératrices d'électricité ou des composants clés d'avions, par exemple.

Ondes de choc

Les résultats parlent d'eux-mêmes. Les chercheurs ont découvert que la technique éliminait jusqu'à 95 % des fissures normalement observées dans un superalliage à base de nickel. Ils prévoient maintenant d'appliquer la méthode à d'autres alliages sensibles aux fissures.

Comment ça marche?

Les chercheurs ont utilisé une méthode connue sous le nom de grenaillage au laser, ou LSP, pour « réparer » les fissures à la volée pendant le processus d'impression 3D. Le LSP fonctionne en dirigeant périodiquement des impulsions laser de haute intensité sur le composant en construction. Il agit comme une sorte de "marteau" photonique à haute énergie, " envoyant des ondes de choc à travers le matériau.

La méthode implique deux lasers. Le premier fait fondre les poudres métalliques et chauffe la matière fondue, tandis que le second génère des contraintes dans le composant à des endroits ciblés pour éliminer les fissures. « Le grenaillage laser est normalement réservé aux traitements de surface, " explique Logé. " Mais dans notre cas, c'est devenu un traitement de masse, en ce qu'il opère en 3-D dans le matériau lui-même."

Plusieurs entreprises d'impression 3D ont manifesté leur intérêt pour la nouvelle technique. "Cette méthode d'impression 3D hybride a des applications qui vont bien au-delà de l'élimination des fissures, " ajoute Logé. "Nous commençons à peine à comprendre son plein potentiel."