Fabrication additive du titane : Quelle fiabilité pour le procédé LPBF ?
Évaluation de la répétabilité, de la reproductivité, des porosités et des états de surface pour les applications horlogerie-bijouterie-joaillerie
26.2005
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La fusion laser sur lit de poudre (LPBF) s'impose comme une technologie prometteuse pour la bijouterie et l'horlogerie de luxe. Après avoir démontré son potentiel pour des pièces uniques, un nouveau défi émerge : garantir une production en série alliant qualité, répétabilité et reproductibilité.
En plein essor depuis une dizaine d’années, la fabrication additive suscite un intérêt croissant, porté par la diversité des procédés disponibles et par son adoption dans des secteurs exigeants comme l’aéronautique, la défense et le médical.
Dans le secteur du luxe, un procédé se détache : la fusion laser sur lit de poudre (LPBF - Laser Powder Bed Fusion). Etudiée depuis 2008 par Francéclat et mise en lumière par les deux éditions des concours « les bijoux s’impriment en or » en 2017 et 2021, la fusion laser se révèle être un atout incroyable pour la création bijoutière et horlogère. Si la santé matière a pu constituer un point de questionnement pour les entreprises du luxe attirées par cette technologie, les progrès opérés au cours des dernières années placent aujourd’hui la fabrication additive comme un solution pertinente de diversification pour la filière luxe. La fusion laser sur lit de poudre permet de créer des pièces aux formes complexes et impossibles à réaliser par les techniques traditionnelles de fabrication.
L’industrialisation de ces secteurs pose désormais la question de la production en série en fusion laser. Produire une pièce unique répondant aux standards de qualité les plus exigeants est aujourd’hui une réalité, mais est-il envisageable de produire avec la même qualité en série ? Autrement dit, la répétabilité du process ainsi que la reproductibilité sont-elles garanties ?
Pour répondre à cette question, il convient d’abord de rappeler quelques éléments de contexte propres au procédé LPBF.
En premier lieu, la qualité finale d’une pièce obtenue par LPBF doit être appréhendée comme le résultat d’un équilibre entre plusieurs facteurs interdépendants. Cette qualité dépend principalement d’une synergie complexe entre trois éléments détaillés ci-dessous (figure 1) :
- Paramètres machine : La puissance laser, la vitesse de balayage, l'épaisseur de couche et le hachurage (hatch distance) dictent les propriétés mécaniques et l'état de surface ;
- Stratégies de construction : À l'instar des parcours d'outils en usinage, les trajectoires vectorielles du laser influencent la microstructure et la formation de défauts ;
- Propriétés de la poudre : La nature de l'alliage, sa granulométrie et ses caractéristiques physiques imposent un ajustement précis des paramètres pour garantir une bonne santé matière.