Modélisation constitutive du comportement mécanique et tribologique de l’Inconel 718 issues de la fabrication additive : application à la simulation de l’usinage – CENTURION

La fabrication additive (FA) combinée à un procédé soustractif (tel que l'usinage) permet de créer des pièces avec une complexité élevée, des tolérances serrées et une bonne finition de surface. La FA permet de générer des géométries complexes, tandis que l'usinage génère une meilleure précision géométrique et une meilleure finition de surface que la FA. Une revue récente sur la FA et les procédés de ?nition de surface a mis en évidence le fait que le nombre limité de travaux de recherche sur la finition de surface de pièces de FA n'est pas encore en mesure de promouvoir l'adoption de la FA par plusieurs secteurs industriels pour une utilisation efficace, durable et rentable sans compromettre la qualité du produit. Par conséquent, il existe des opportunités de recherche et développement considérables dans ce domaine.
Ce projet est centré sur la FA utilisant le procédé de Fusion Sélective par Laser (SLM) suivi par l'usinage pour produire des pièces de haute qualité en Inconel 718, sans appliquer des traitements thermiques. Cela peut être un défi car le traitement thermique est généralement appliqué pour améliorer les propriétés mécaniques des pièces de la FA et pour réduire les niveaux élevés de contraintes résiduelles (CR) dans l'Inconel 718. Ces RS sont causées par le refroidissement rapide pendant la FA. Elles peuvent affecter le procédé d'usinage ainsi que le comportement mécanique de l’Inconel 718 obtenu par SLM.
Ce projet vise à développer un modèle constitutif anisotrope et un modèle de contact, combiné à une méthode numérique avancée pour simuler avec précision le procédé d'usinage de l’Inconel 718 obtenu par SLM. Le modèle constitutif anisotrope doit être capable de prédire avec précision le comportement mécanique de l’Inconel 718 obtenu par SLM en usinage. Par conséquent, il doit tenir en compte la plupart des facteurs influençant la contrainte d'écoulement et l’endommagement de l’Inconel 718, notamment : la vitesse de déformation, la température, l'état de contrainte (triaxialité des contraintes et paramètre de Lode), la microstructure et les CR. Tout comme le modèle constitutif, le modèle de contact entre le Inconel 718 obtenu par SLM et le matériau de l'outil est également essentiel pour une simulation précise de l'usinage. Ce modèle de contact doit tenir en compte les conditions de contact souvent observées en usinage (haute pression et haute température). Ces modèles, associés à l'approche par phase field pour simuler la séparation de la matière lors de l'usinage, contribueront au développement d'un modèle numérique précis de l’usinage de l'Inconel 718 obtenu par SLM. Ce modèle est utilisé pour étudier l'influence des paramètres du procédé d'usinage sur l'usinabilité et sur l’intégrité de surface de l’Inconel 718 obtenu par SLM. De plus, il permet également de déterminer l'ensemble des paramètres optimaux d'usinage, pour obtenir une performance fonctionnelle et une durée de vie améliorées des pièces issue de la FA.
Ce projet vise également à contrôler l'état de CR généré par SLM sans appliquer de post-traitement thermique. Ce contrôle peut être réalisé en utilisant une stratégie et des paramètres SLM optimisés, ainsi qu'en utilisant une plaque chauffante installée sur le plateau de production de la machine de SLM. Cette plaque chauffante permettra d'ajuster les gradients thermiques inhérents au procédé SLM, et donc de contrôler la microstructure et les CR. Ce projet ouvre de nouvelles perspectives pour des applications de procédés hybrides additifs / soustractifs optimisés.