Direct manufacturing of TA6V and IN718 aeronautical components by DMD and SLM processes

Fabrication directe de pièces aéronautique en TA6V et IN718

Julie Maisonneuve (1)

1 CDM - Centre des Matériaux

Direct or additive manufacturing processes open up new perspectives for the production of unique part or small series, whether metallic, ceramic or plastic. Those processes offert an attractive option to conventional manufacturing processes as they have advantages in terms of reduced production times, design flexibility and mechanical and metallurgical properties. The aim of this study is to investigate on two processes : laser projection (DMD) and laser selective fusion (SLM) of TA6V and IN718 alloys. Work carried out aims at a better understanding of the metallurgical phenomena generated by the specific thermal conditions of these processes (high cooling rate, successive annealings, etc.). In order to understand the origin of the out-of-equilibrium microstructures obtained with these methods, an experimental and analytical approach of the laser / powder interaction has been done. A thermal balance of the DMD process have been performed based on metallurgical indices observed. A parametric study has led to the establishment of process maps for DMD, wich make it possible to identify optimal parameters in terms of microstructure, geometry and economic criteria. A mechanical tensile characterization of the parts obtained was carried out. Thermal treatments adapted to the microstructures and residual stresses generated by the additive manufacture are proposed.

Les technologies de fabrication directe ou additive, issues des techniques de prototypage rapide, ouvrent de nouvelles perspectives pour la production de pièces unitaires ou de petite série, qui peuvent être métalliques, céramiques ou polymères. Elles représentent en effet une alternative intéressante aux procédés conventionnels de fabrication tant elles présentent des avantages en termes de réduction des délais de fabrication, de flexibilité de conception et de propriétés mécaniques et métallurgiques des pièces obtenues. La présente thèse concerne principalement l’étude des procédés de projection laser (DMD) et de fusion sélective par laser (SLM) des alliages TA6V et IN718. Les travaux menés visent à une meilleure compréhension des phénomènes métallurgiques engendrés par les conditions thermiques spécifiques de ces procédés (vitesse de refroidissement élevée, recuits successifs, etc.). Afin d’appréhender l’origine des microstructures hors d’équilibre obtenues, une approche expérimentale et analytique de l’interaction laser/poudre a été menée. Un bilan thermique du procédé DMD a été établi au regard des indices métallurgiques constatés. Suite à une étude paramétrique, des cartographies du procédé DMD ont été établies, permettant ainsi de définir des optima de projection en termes de microstructure, de géométrie et de critères économiques. Une caractérisation mécanique en traction des pièces obtenues a été réalisée. Des traitements thermiques adaptés aux microstructures et contraintes résiduelles générées par la fabrication additive sont proposés.

Mots clés: Direct manufacturing; Additive manufacturing; DMD; SLM; TA6V; IN718

Mots clés: Fabrication directe; Fabrication additive; DMD Direct Metal Deposition; SLM Selective Laser Melting; TA6V; IN718

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]; Matériaux

Julie Maisonneuve. Fabrication directe de pièces aéronautique en TA6V et IN718. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. Français. ⟨NNT : 2008ENMP0006⟩. ⟨tel-03173887⟩