ANF 2015 : Du prototypage rapide à la fabrication directe Evolution vers l impression métallique Lucas DEMBINSKI

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1 ANF 2015 : Du prototypage rapide à la fabrication directe Evolution vers l impression métallique Lucas DEMBINSKI Université de Technologie de Belfort-Montbéliard Site de Sevenans Belfort cedex France - lermps.utbm.fr

2 Les procédés Métal : Procédé par lit de poudre et fusion sélective par faisceau laser ou d électrons (SLM) Procédé par jet de poudre et fusion laser au moyen d une buse Coaxiale (DMD) (Olivier KERBRAT)

3 To be continued Les machines CONCEPT LASER Phénix System (3D system) SLM SOLUTIONS REALIZER RENISHAW SISMA EOSINT

4 Les machines EasyCLAD SYSTEM (Contruction Laser Additive Direct ) IREPA LASER LENS OPTOMEC Laser Engineering Net Shaping TRUMPF DMD TRUMPF LASMA 1054

5 La source énergétique Irradiation laser : Flux de chaleur : distribution gaussienne Matériaux : Lit de poudre Matière massive

6 La source énergétique Principe du laser : «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» «amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement» Lumière unidirectionnelle : une seule direction Lumière monochromatique : une seule longueur d onde La lumière laser est ordonnée, c est-à-dire qu elle ne comporte pas d interférences : les ondes lumineuses sont toutes émises de la même manière et en même temps : elles sont en phases. Comment obtenir cette lumière : L émission stimulée L émission spontanée Le pompage optique La résonance L oscillateur laser, ou cavité de résonance Amplificateur

7 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Procédé par lit de poudre et fusion sélective par faisceau laser ou d électrons (SLM)

8 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Procédé par lit de poudre et fusion sélective par faisceau laser SELECTIVE LASER MELTING (SLM)

9 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre : SLM (Selective Laser Melting) Construction d une pièce couche par couche : empilement successif de couches de poudre jusqu à la pièce finale

10 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Métal : La micro-fusion laser sur lit de poudre Génération d un fichier CAO d'une pièce "virtuelle" Génération des supports de fabrication Toutes surfaces ayant un angle inférieur à 40, 45 jusqu à 50 = f(pièce)

11 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Découpage (slicing) en tranche (layer) avec une épaisseur définie ( µm) Couches Contour de la pièce

12 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Etape d'hachurage : stratégie d'élaboration Ligne de passage laser Chaque ligne = Passage du laser Beaucoup de paramètres à contrôler : Vitesse de balayage Puissance laser Limite dimensionnelle Contour externe Contour de finition (joint) Limite de la pièce CAO Contour interne

13 Le procédé de micro-fusion laser sur lit de poudre Fabrication Passage du laser sur le lit de poudre = fusion+solidification Matière solide re-créée

14 Le procédé de dépôt de métal direct Procédé de dépôt de métal direct (DMD) Direct metal deposit

15 Le synoptique Le procédé de dépôt de métal direct

16 Le procédé de dépôt de métal direct a) Procédé au fil : rechargement b) Procédé TRUMPF c) Procédé LENS d) Procédé IREPA LASER

17 Le procédé de dépôt de métal direct

18 Le procédé de dépôt de métal direct

19 Pourquoi? high Automated Laser Cladding DMD Manual Laser Welding Plasma Welding MIG/MAG automated low WIG/MIG Welding low productivity high [cm³/ ]

20 Pourquoi? Génération de cordons unitaires

21 Le procédé de dépôt de métal direct

22 Conclusion : deux procédés complémentaires Micro fusion laser Lit de poudre Interaction laser-matière Puissance laser 0,1-1 kw Vitesse de fabrication : 1-10 cm 3.h -1 Epaisseur par couche : 0,02-0,15mm Largeur des cordons 0, mm Nombre de couches limité (machine) mini de fabrication: 0,1-0,5 mm Pas de gradient de composition Ajout de parties fonctionnelles : pce // Canaux de refroidissement interne Film Dépôt de métal direct Apport de poudre : rechargement Interaction laser-matière Puissance laser 0,3-0,5/1-4 kw Vitesse de fabrication : 1-10/10-100/ cm 3.h -1 Epaisseur par couche : 0,1-2 mm Largeur des cordons 0,9/5 mm Nombre de couches illimité mini de fabrication: 0,5-1 mm Gradient de composition : FGM Ajout de parties fonctionnelles Film

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