Laboratoire dédié aux Nouveaux Alliages pour la Fabrication Additive – LAB-NAFA

Le programme scientifique de Lab-NAFA s’appuiera sur une démarche pluridisciplinaire permettant la compréhension des phénomènes physiques fondamentaux (changements microstructuraux importants, forte sursaturation des éléments d’addition, etc.) qui se produisent lors de l’histoire thermique complexe en FA. La mise en commun de nos savoir-faire et connaissances antérieures respectifs nous a convaincu qu’il était essentiel d’adapter la composition des alliages aux procédés de FA. Lab-NAFA se concentrera d’abord sur les superalliages base Ni et base Co, les autres familles d’alliages seront traitées par la suite. Ce programme scientifique et technique entend lever plusieurs verrous qui sont (1) d’identifier les plages de composition les plus prometteuses, (2) de mettre au point des conditions non fissurantes pour les différentes techniques de FA, (3) de fabriquer un prototype « bonne matière » suivi de démonstrateurs commerciaux.

Un sujet de thèse est proposé par l’ONERA sur la thématique des nouveaux superalliages à base de cobalt à partir d’octobre 2019. Poly-Shape a également décidé de proposer un sujet de thèse à partir d’octobre 2019 sur la mise en œuvre et l’utilisation de superalliages base nickel de compositions commerciales ou non pour les procédés: EBM, LBM et DED.
Une seconde activité concerne la mise en œuvre de la méthodologie de screening qui a été initiée sur la base d’un mélange entre l’alliage IN625 possédant un faible taux de gamma’ et un superalliage base nickel non soudable (appelé MRT02) à fort taux gamma’. Ces travaux de screening visent à identifier les nuances les plus prometteuses en termes de conditions non fissurantes et de performance. Les essais s’effectueront sur la machine DMG-MORI chez Poly-Shape par mélange des deux poudres de composition différente pour aboutir à un mélange de superalliages possédant des taux de gamma’ croissants, ce taux constituant un critère de fissuration.

Les perspectives seront de proposer un catalogue de matériaux toujours plus important pour ouvrir la technologie à plus de marchés et d’applications.

Néant pour l'instant

Lab-NAFA bénéficie d’une complémentarité forte en termes de compétences avec d’un côté le laboratoire des Matériaux et Structures de l’ONERA, maîtrisant les poudres, les matériaux et leur caractérisation et de l’autre POLY-SHAPE, PME spécialisée dans la fabrication additive (FA) depuis 2007, forte d’un parc machines le plus développé d’Europe et portant ses efforts de R&D sur le diptyque technologies de fabrication additive / matériaux stratégiques.
L’exploitation de deux innovations récentes à un certain nombre d’alliages métalliques en vue de leur utilisation en fabrication additive (FA) est à l’origine de la volonté commune de créer Lab-NAFA. La première innovation, de nature « matériau », se focalise sur de nouveaux superalliages base Co et la seconde, de nature « procédé », porte sur une optimisation de la paramétrie des procédés pour maîtriser le caractère fissurant de certains superalliages base Ni. Lab-NAFA part en effet du constat que les superalliages existants ne donnent pas leur plein potentiel en FA et que certains s’avèrent très sensibles à la fissuration en passant par la FA. Or, Les superalliages base Ni sont des matériaux métalliques stratégiques et incontournables pour la fabrication des parties chaudes des turbines grâce à leur capacité à répondre au double défi des hautes températures et des fortes sollicitations mécaniques sur de très longues durées de fonctionnement tout en garantissant un haut niveau de fiabilité.
Le programme scientifique de Lab-NAFA s’appuiera sur une démarche pluridisciplinaire permettant la compréhension des phénomènes physiques fondamentaux (changements microstructuraux importants, forte sursaturation des éléments d’addition, etc.) qui se produisent lors de l’histoire thermique complexe en FA. La mise en commun de nos savoir-faire et connaissances antérieures respectifs nous a convaincu qu’il était essentiel d’adapter la composition des alliages aux procédés de FA. Lab-NAFA se concentrera d’abord sur les superalliages base Ni et base Co, les autres familles d’alliages seront traitées par la suite. Ce programme scientifique et technique entend lever plusieurs verrous qui sont (1) d’identifier les plages de composition les plus prometteuses, (2) de mettre au point des conditions non fissurantes pour les différentes techniques de FA, (3) de fabriquer un prototype « bonne matière » suivi de démonstrateurs commerciaux.