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Finition de surface de pièces produites par fabrication additive

Publié en mars 2020

Un traitement de finition de surface soustractif est requis pour la majorité des pièces métalliques issues de la fabrication additive par lit de poudre, notamment pour réduire leur rugosité ou atteindre la partie dense de la pièce. Dans ce livre blanc, l’état de surface initial des pièces issues de fabrication additive est abordé dans un premier temps. Ensuite, les méthodes mécaniques et chimiques utilisées pour la finition de surface sont introduites. Les procédés commerciaux permettant d’améliorer les propriétés de surface sont aussi présentés. Enfin, les perspectives liées à la finition de surface des pièces issues de fabrication additive par lit de poudre sont discutées.

La production de pièces métalliques par fabrication additive de type lit de poudre constitue une révolution dans le monde industriel. Cette technologie présente de nombreux atouts et permet de lever beaucoup de limites imposées par les techniques classiques de production. À titre illustratif, la réalisation rapide de prototypes complexes devient envisageable et le coût de fabrication des pièces partiellement indépendant de la complexité géométrique. Actuellement, les fournisseurs de machines travaillent à augmenter les volumes disponibles pour la production des pièces et la productivité associée, ce qui conduira à une industrialisation du procédé.

Néanmoins, cette technologie possède un défaut potentiellement rédhibitoire, à savoir la rugosité élevée des pièces en sortie machine. Cette rugosité importante est une conséquence directe de la granulométrie des poudres utilisées, du comportement thermique du procédé ou encore des supports nécessaires à la construction des pièces. Des stratégies adaptées de gestion de la puissance du laser et de mise en place des supports permettent de tempérer ces défauts. Malgré cela, à leur sortie de la machine, les pièces possèdent des propriétés de surface bien souvent incompatibles avec leur utilisation finale. L’usinage de la pièce entière pourrait constituer une solution à ce problème, mais il rentre en contradiction avec l’essence même de la méthode de fabrication, notamment en termes d’accessibilité.

Les impacts majeurs de ces défauts de surface concernent tant les propriétés mécaniques, telle la fatigue, que les post-traitements de surface nécessaires à leur application finale. Ces défauts deviennent dès lors un frein au développement des technologies additives et un éventuel élément bloquant pour certaines applications. L’amélioration de la rugosité des pièces métalliques issues de la fabrication additive constitue donc un challenge pour lequel des techniques de traitement de surface adaptées doivent être mises au point et utilisées.

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