Effets du processus de fusion de poudre métallique par laser (L-PBF) sur les caractéristiques de la poudre et sur les propriétés mécaniques des pièces imprimées en acier maraging

Othmane, Rayan (2022). Effets du processus de fusion de poudre métallique par laser (L-PBF) sur les caractéristiques de la poudre et sur les propriétés mécaniques des pièces imprimées en acier maraging. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 90 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Grâce à ses multiples avantages, l'impression 3D révolutionne les méthodes de fabrication traditionnelles. Elle permet la production des pièces mécaniques à géométrie très complexe, plus légères et très résistantes. Lors de l'impression d'une pièce, seule une partie de la poudre étalée est fusionnée. La poudre non fusionnée peut ensuite être tamisée et réutilisée. Cette étude porte sur les effets du procédé de fusion de la poudre (L-PBF) et du recyclage de la poudre sur les caractéristiques de la poudre d'acier maraging et sur les propriétés mécaniques des pièces. Ce mémoire est structuré autour des deux articles qui ont été rédigés dans le cadre du projet. Le premier article présente les résultats de trois expériences relatives à l'analyse des effets du procédé de fusion sur les caractéristiques de la poudre. La première démontre que la taille des particules de poudre n'est pas uniforme dans le volume d'impression. Il est aussi démontré que la diminution de l'espacement entre les pièces imprimées change la distribution de la taille des particules (PSD) en augmentant la proportion de grosses particules. La dernière expérience montre que plus la structure des pièces en treillis est dense, plus le PSD et la morphologie du lit de poudre sont affectées. Ainsi, après douze cycles de recyclage, la taille des particules augmente et leur morphologie est dégradée. Le deuxième article évalue les effets du recyclage de la poudre sur les propriétés mécaniques des pièces. Après 8 cycles d'impression, la taille des particules de poudre a augmenté, la morphologie des particules est changée et les propriétés en traction et en fatigue sont restées globalement constantes. Cependant, l'écart type de la limite d'endurance des éprouvettes fabriquées avec la poudre recyclée 8 fois est plus faible que celui obtenu avec les éprouvettes issues de la poudre neuve. Enfin, l'analyse fractographique montre que les pièces fabriquées à partir de la poudre recyclée présentent plus défauts d'impression que les pièces fabriquées avec de la poudre neuve. -- Mot(s) clé(s) en français : Fabrication additive, procédé de fusion laser à lit de poudre (L-PBF), recyclage de la poudre, morphologie de la poudre, distribution de la taille des particules (PSD), pièces en treillis (lattices), éclaboussures. --
ABSTRACT : Thanks to its multiple advantages, 3D printing is revolutionizing traditional manufacturing methods. It allows the production of light and strong mechanical parts with very complex geometry. During the printing process, only a portion of the spread powder is fused. The unfused powder can then be sieved and reused. This study focuses on the effects of the powder fusion (L-PBF) process on the characteristics of maraging steel powder and the effects of powder recycling on the mechanical properties of parts. This thesis is structured around the two papers that were written as part of the project. The first paper presents the results of three experiments related to the analysis of the effects of the melting process on the characteristics of the powder. The first experiment shows that the particle size of the powder is not uniformly spread over the build plate. The second experiment shows among other things that decreasing the spacing between the printed parts changes the particle size distribution (PSD) and increases the proportion of large particles. The last experiment shows that the denser the structure of the lattice parts, the more the PSD and the morphology of the powder bed are affected. Moreover, after 12 reuse cycles, the particle size increased and the morphology of the powder degraded. The second paper evaluates the effects of powder recycling on the mechanical properties of the parts. After eight printing cycles, the PSD of the powder has changed, the powder morphology is altered and the tensile and fatigue properties has remained globally constant. However, the standard deviation of the endurance limit of the specimens manufactured with powder recycled eight times is clearly lower than the one obtained with the specimens issued from the new powder. Finally, fractographic analysis shows that the parts made from the recycled powder have more printing defects than the parts made from virgin powder. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Additive manufacturing, laser-powder-bed fusion (L-PBF) process, powder reuse, powder morphology, particles size distribution (PSD), lattice parts, spatters.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Brousseau, Jean
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	El Ouafi, Abderrazak
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences appliquées.
Mots-clés :	Fabrication additive; Fusion; Laser; Lit; Poudre; Poudres métalliques; Fusion (Métallurgie); Lasers; Métallurgie; Acier maraging.
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	23 mai 2023 18:36
Dernière modification :	23 mai 2023 18:36
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2327

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