Amélioration des états de Surface de Pièces obtenues en fabrication dirECTe par laser – ASPECT

La fabrication directe par laser (FDL) est un procédé relativement récent, présentant un véritable potentiel industriel, qui permet d'obtenir des petites séries ou des prototypes de pièces complexe par interaction d'un faisceau laser et d 'un jet de poudre métallique. Il est limité actuellement par : (1) le temps de réalisation des pièces, (2) la mauvaise qualité des états de surface qui nécessite un ré-usinage, et (3) par une description physique limitée des interactions intervenant à l'échelle locale. Le projet ASPECT a pour double objectif : (1) d'aboutir à une compréhension fine des mécanismes d'interaction locale laser - poudre - bain liquide métallique conduisant à la formation des couches solidifiées et (2) d'utiliser les acquis scientifiques de la première partie afin de genérer des structures 3D présentant des états de surface proches de ceux obtenus en usinage. Une approche experimentale et numérique conjointe sera menée sur des géometries volontairement simples (murs), qui s'appuie sur les compétences de deux laboratoires : le LALP (pour la mise en oeuvre de la FDL et l'instrumentation physique associée), et le LIMATB (pour la simulation numérique de l'interaction locale au niveau des bains liquides). Plusieurs innovations expérimentales sont envisagées : depuis la modification du régime d'interaction laser matière (continu, ou pulsé dans la gamme 0.5-20 ms, avec modification spatiale du faisceau laser), à la distribution de poudre (systèmes de projection nouvelle génération permettant de projeter des poudres fines, en passant par l'utilisation de différents types de gaz d'assistance, tensioactifs on non, permettant d'améliorer la stabilité des bains liquides tout en limitant l'épaisseur des couches, et en évitant l'accrochage de poudres infondues. Dans chaque cas, la simulation numérique apportera une contribution majeure en permettant d'identifier les grandeurs physiques à l'origine des résultats obtenus. A l'issue du projet, une modélisation analytique basée sur les résultats de la simulation et sur un modèle morphologique récent, permettra de calculer la topographie des couches fabriquées. Les résultats de ce projet, centré sur la fabrication directe de structures en alliages d'aluminium, pourront être facilement extrapolés à d'autres types de matériaux.