Nous voyons souvent l'impression 3D en métal utilisée pour fabriquer des pièces en acier, donc de nombreuses recherches sont en cours concernant les propriétés des matériaux. Chercheurs de VSB
«Comprendre le processus SLM est extrêmement difficile, non seulement en raison du grand nombre de phénomènes thermiques, mécaniques et chimiques qui se produisent ici, mais aussi en termes de métallurgie. La présence de trois états (solide, liquide, gazeux) complique la capacité d’analyser et de formuler une formule de modèle pour une simulation et une prévision correctes des performances des pièces lors de l’impression », ont-ils expliqué. «Étant donné que le processus SLM fonctionne sur une base de poudre, ce processus est plus compliqué par un autre facteur par rapport à l’utilisation d’autres matériaux en vrac. Les propriétés de la poudre d’impression utilisée définissent dans une large mesure la qualité de la pièce finie. »
Parce que le matériau peut avoir un impact sur une pièce imprimée SLM 3D
Les chercheurs ont étudié trois phases de poudre métallique présente dans le processus SLM
La microscopie électronique à balayage (MEB) a été utilisée pour étudier la morphologie de la poudre, qui
Fig. 1. Image SEM de poudre vierge 316L, grossissement x180
«La mesure de la poudre vierge (Fig. 1) révèle que la production de poudre par atomisation au gaz n’est pas parfaite et la forme de certaines particules n’est pas parfaitement sphérique», ont écrit les chercheurs. “Il est également possible d’observer des satellites (petites particules collées à des plus grosses, Fig. 2), qui sont encore un défaut de la méthode de production.”
Fig. 2. Illustration satellite, grossissement x900
Ils ont constaté que la forme des particules était
«Un autre phénomène intéressant s’est manifesté dans la poudre tamisée, où des particules avec une surface plus lisse et plus sphérique ont été observées que les particules d’origine. Cela est probablement dû au processus de fusion et de solidification qui est spécifique à la MA », ont-ils noté.
Fig. 3. Défauts morphologiques
Une méthode optique a été utilisée pour mesurer la porosité de la poudre. La poudre 316L a été incorporée dans une résine et a été
“En général, les pores doivent être fermés aux 3/4 de leur circonférence pour être considérés comme des pores”, a expliqué l’équipe. “Les particules qui ne respectent pas cette règle sont automatiquement considérées comme des particules irrégulières.”
Fig. 4. Exemple de pores ouverts correspondant à la règle (L) et de pores non conformes (R)
Les chercheurs ont également mesuré la taille de tous les pores individuels et enregistré ceux qui ont commencé à 5
Fig. 5. Mesure de la taille des pores de la poudre métallique 316L
Un histogramme a montré que, dans les particules de poudre métallique,
Tableau 3. Valeurs mesurées de la porosité des particules de poudre
Enfin, ils ont utilisé une méthode optique pour mesurer et examiner la distribution granulométrique de la poudre vierge et tamisée. En utilisant un grossissement de 200x, les mesures ont été prises à cinq emplacements aléatoires, chacun ayant environ 200 particules sur lesquelles ils ont effectué une analyse statique. Les résultats ont été traités avec un logiciel statistique, qui a créé des courbes cumulatives pour indiquer combien de particules étaient plus petites ou plus grandes qu'une certaine taille.
“Parmi ceux-ci, les quantiles d10, d50 et d90 ont été obtenus, qui expriment la limite de coupure dans laquelle la taille tombe à 10, 50, 90% des particules mesurées”, ont-ils écrit.
La taille moyenne des particules n'augmente que légèrement en tamisant à plusieurs reprises la poudre métallique, mais en raison de particules irrégulières, de particules agglomérées ou fondues de plus de 45
«La poudre de tamisage a montré une augmentation du volume des particules et de la surface tandis que la circularité diminuait, indiquant que la poudre vierge a généralement une sphéricité plus élevée», a expliqué l’équipe.
Ils ont trouvé des défauts comme l'agglomération, les impuretés gazeuses et les fusions de particules aux trois étapes, mais comme la poudre est toujours utilisable, ils ont conclu que le SLM est à la fois une technologie économique et écologique. Les chercheurs ont énuméré plusieurs mesures à prendre pour
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