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Influence du postionnement des produits SLM sur leurs caractéristiques mécaniques

Le but de ce travail était d'observer l'influence du positionnement sur les caractéristiques mécaniques de pièces produites par fusion sélective laser (procédé SLM). Des éprouvettes de traction ont été imprimées à plusieurs emplacements de la table d'impression, ainsi qu'avec plusieurs angles de construction additive. Les pièces étaient à base d'un acier inoxydable austénitique 316L, utilisé dans des domaines tels que le spatial, l'horlogerie et le médical.

Ce travail était en partenariat avec l'entreprise 3D précision S.A. située à Delémont. Cette jeune entreprise souhaite mieux comprendre les phénomènes rentrant en jeu lors de la fabrication de leurs pièces ainsi que les limites de leur machine. L'entreprise propose régulièrement des sujets de bachelor.

Pour mener à bien cette étude, des essais de traction, de dureté, de densitométrie et des métallographies ont été réalisés à l'institut COMATEC de l'HEIG-VD. Des valeurs clés comme la limite d'élasticité, la résistance maximale à la traction et la dureté Vickers ont été déterminées. Les essais de densitométrie ont permis de mesurer la masse volumique des échantillons, indication d'une potentielle porosité.

Il a été démontré que les éprouvettes imprimées parallèlement à la table d'impression ont une résistance supérieure aux autres éprouvettes. En effet, la résistance décroît avec l'augmentation de l'angle d'impression. Les éprouvettes imprimées à 90°(verticalement) ont une résistance maximum inférieure de 14% par rapport à celle imprimée à 0°(horizontalement). Les différents emplacements n'ont pas montré de diminution de résistance. Les métallographies ont permis une meilleure appréciation de la structure formée par l'impression, ainsi que la mesure de la taille des grains. Cette taille de grain est très similaire à l'épaisseur des couches fusionnées. La présence de quelques porosités dans le matériau imprimé a aussi été révélée. Les essais de densitométrie l'ont confirmé en montrant un faible, mais réel, écart de masse volumique par rapport à un matériau standard.

Toutes les pièces avaient subi un traitement thermique de recuit à 550°[C] pendant 6 heures, préalablement aux essais. Ce traitement augmente les caractéristiques mécaniques des pièces. Une des explications serait la création de carbure ou de carbonitrure de chrome, préférentiellement aux joints de grains. La présence de ces précipités provoque une sensibilisation de l'acier à la corrosion intergranulaire, ce qui n'est pas forcément souhaitable. Une nouvelle série d'essais permettrait de confirmer cette hypothèse.