Analyse in-situ des défauts des matériaux métalliques en fabrication par fusion laser – IMMAFUSE

La fabrication additive (FA) permet de construire des structures par ajout progressif de matière et d’obtenir des géométries complexes qui ne peuvent pas être réalisées avec les techniques d'usinage classiques. Les procédés FA représentent une opportunité unique d'optimiser et d'alléger les structures et donc de réduire la consommation d'énergie. Un des procédés largement utilisé dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie, de l’automobile ou du médical est le procédé de fusion du lit de poudre par faisceau laser (LPBF). En raison des phénomènes physiques complexes impliqués dans l'interaction laser-matière, les instabilités de la morphologie du bain de fusion peuvent générer des défauts (porosité, éjectas, défauts géométriques, défauts de surface, contraintes résiduelles, fissures, délaminations, inhomogénéités microstructurales). IMMAFUSE ambitionne de développer une instrumentation innovante de contrôle in-situ du procédé LPBF couplant une visualisation en temps réel avec une analyse des éjectas formé. Un système holographique sera couplé à une machine LPBF instrumentale et à une caméra rapide permettant d'enregistrer des hologrammes aux échelles temporelle et spatiale du procédé LPBF. L’objectif scientifique est de pouvoir rendre compte de l’efficacité de ce dispositif innovant d’holographie numérique pour étudier les phénomènes hydrodynamiques pour différentes classes de matériaux métalliques. Des structures de géométries connues et d’intérêt industriel seront testées avec diagnostic in-operando et analyse préliminaire du lit de poudre. A l’issue d’IMMAFUSE, nous souhaitons proposer l’implantation sur une machine industrielle LPBF d’une imagerie multimodale pour le contrôle de répétabilité et de stabilité du processus. A terme, cet outil d’avant-garde pourrait favoriser la démocratisation de la fabrication additive laser dans l'industrie en fiabilisant le procédé.