DS0303 -

Architecturation Laser de MAtéRIaux Superélastiques – ALMARIS

Résumé de soumission

L’objectif de ce projet est de concevoir et de fabriquer, via le procédé SLM (Selective Laser Melting), des architectures métalliques périodiques modèles, capables de se déformer collectivement de manière réversible afin d’offrir des propriétés d’amortissement et de compliance aux structures qui les intègrent. Si cette voie de fabrication couche par couche offre une flexibilité de conception attrayante pour les matériaux architecturés métalliques, certains verrous scientifiques et technologiques nécessitent d’être levés pour créer des effets d’architecture favorables (de type auxétique, métamatériaux,...). L’approche d’optimisation du trityque matériau/architecture/procédé proposée ici s’inscrit dans une démarche de conception de « matériaux sur mesure » qui s’appuie sur le développement d’outils à la fois numériques et expérimentaux. Au-delà de l’élasticité des architectures métalliques, le projet ambitionne d’exploiter les propriétés de l’alliage NiTi pour augmenter l’amplitude de déformation élastique et offrir des possibilités d’actuation.

L’originalité du projet ALMARIS est d’exploiter la chaîne complète d’élaboration de pièces par SLM, allant de la fabrication des poudres jusqu’à la réalisation et la caractérisation d’un démonstrateur, en optimisant à la fois la forme des cellules et la métallurgie du matériau constitutif. L’étude proposée ici porte, d’une part, sur un superalliage base Ni (l’Inconel® 625) dont la fabrication est parfaitement maitrisée en SLM, et d’autre part, sur l’alliage quasi-stoechiométrique NiTi qui requiert des mises au point du procédé SLM et des post-traitements pour garantir sa super-élasticité. La levée des verrous technologiques et scientifiques nécessaire pour mener à bien ce projet fait donc appel à des compétences très diverses allant de l’élaboration et la caractérisation métallurgique et microstructurale, à la modélisation mécanique et au développement de modèles de comportement, en passant par l’optimisation topologique, la caractérisation mécanique, du développement de moyens de mesure des champs locaux, à l’analyse des contraintes résiduelles.

Le projet s’articule autour de 6 Work-Packages :
- WP 0 : Coordination
- WP 1 : Mise au point du procédé SLM
- WP 2 : Etude de la super-élasticité
- WP 3 : Modélisation et optimisation de forme
- WP 4 : Caractérisations mécaniques
- WP 5 : Fabrication de démonstrateurs super-élastiques

Le consortium se compose de l’Onera the French Aerospace Lab, du Centre des Matériaux (CdM) des Mines ParisTech, du laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM) des Arts et Métiers, du LAboratoire des Systèmes Mécaniques et d’Ingénierie Simultanée (LASMIS) de l’Université de Technologie de Troyes, et de la société Poly-Shape.

Coordinateur du projet

Madame Cécile Davoine (French Aerospace Lab - ONERA PALAISEAU)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UTT/ICD-LASMIS LAboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée (LASMIS) de l'Université de Technologie de Troyes
PIMM Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux
Poly Shape POLY SHAPE
ARMINES ARMINES Centre des Matériaux de Mines ParisTech
ONERA PALAISEAU French Aerospace Lab - ONERA PALAISEAU

Aide de l'ANR 685 590 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 48 Mois

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