Fabrication additive : l’effet des poudres recyclées sur le process

Un projet de recherche arrivé à terme a permis de connaître l’influence du recyclage des poudres sur les performances de production de pièces imprimées en 3D.

Lancé en décembre 2018, le projet CLIP FAM, visant à mettre en évidence la pertinence des poudres recyclées pour augmenter la productivité des industriels, tout en réduisant l’impact environnemental du procédé, est arrivé à terme en octobre 2022. Financé par la région Normandie et l’Union européenne, ce projet collaboratif (réunissant le centre Analyses & Surface, ArianeGroup, CEVAA, Crismat, GPM, Insa Rouen Normandie, LMN, NAE et Volum-e) a atteint son objectif final : appuyer l’émergence d’une norme spécifique sur la poudre. Ainsi, « les travaux ont permis de démontrer que dans le respect des bonnes pratiques de recyclage des poudres, leur utilisation permettait de diminuer l’impact environnemental de la technologie de fusion laser sur lit de poudre métallique sans impacter les performances des pièces fabriquées », a indiqué le réseau NAE, qui rassemble des acteurs de l’aéronautique, du spatial, de la défense et de la sécurité en Normandie.

Banc d’essai

Un banc d’essai a été conçu afin de permettre la caractérisation de l’étalabilité des poudres métalliques pour la fabrication additive. Puis, il a fallu déterminer l’impact du recyclage de la poudre et de l’étalabilité de celle-ci sur la microstructure et les propriétés fonctionnelles de quatre alliages métalliques (Inconel 718, 316L, Ni20Cr et un alliage d’aluminium haute température, l’Al2139), a également fait savoir NAE. Il en est ressorti qu’au niveau de la microstructure, « une très faible influence du recyclage de la poudre a pu être démontrée tant à l’échelle nanoscopique sur les phénomènes de ségrégation chimique qu’à l’échelle macroscopique sur les porosités », rapporte encore l’association normande.

Légère diminution de la résistance à la corrosion

Ces travaux de recherche ont permis de constater une légère diminution de la résistance à la corrosion pour les pièces fabriquées avec de la poudre recyclée, donnant lieu à une dégradation toutefois « très faible » et « les performances des échantillons fabriqués par procédé de fusion laser sur lit de poudre demeurent supérieures à celles du même matériau issu d’une fabrication conventionnelle », a commenté NAE.

Propriétés mécaniques

Enfin, en matière de propriétés mécaniques, après des « essais monotones et de fatigue », il a été conclu que « du fait du faible impact du recyclage sur la microstructure, les matériaux fabriqués avec de la poudre recyclée ne présentent pas de modification importante du comportement mécanique ». NAE a rapporté alors que pour l’ensemble des alliages étudiés, seule la résistance en fatigue à grand nombre de cycle semble être impactée. Pour en arriver à la conclusion suivante : « Les résultats du projet montrent clairement qu’un usinage ou surfaçage des pièces est l’étape la plus influente sur la durée de vie en fatigue. » Et d’ajouter que dans le cas des matériaux monophasés (316L et Ni20Cr), la réalisation d’un traitement thermique pour une température modérée semble « significativement augmenter la résistance en fatigue dans le cas de sollicitations à grand nombre de cycles ».

Le projet CLIP FAM aura mis en évidence, sur plus de 50 recyclages de poudre d’Inconel 718, que dans le respect des bonnes pratiques de recyclage des poudres, leur utilisation pour le procédé de fusion laser sur lit de poudre n’impactait pas les performances des pièces fabriquées.