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Le contrôle de la qualité pour le dépôt de métal par laser

Les industries automobile et aéronautique ont besoin de fabriquer de petites pièces complexes pour les moteurs, et le dépôt de métaux par laser est une méthode de fabrication d'additifs convient à ces besoins. Mais le contrôle qualité de ces pièces reste un problème, malgré les tests destructifs, soulignant le besoin de nouvelles méthodes de tests non destructifs pour utiliser cette technique de fabrication.

Technologies industrielles

Le dépôt de métal par laser présente des avantages majeurs, comme l'élimination quasi-totale du gaspillage de matériaux pendant la fabrication. Il permet aussi d'usiner aisément des matériaux moins denses que l'acier, comme l'aluminium ou le titane. Le projet INTRAPID (Innovative inspection techniques for laser powder deposition quality control), financé par l'UE, a mis au point trois méthodes de tests non destructifs pour inspecter les pièces et les composants fabriqués par couches, en particulier par dépôt laser. Ces méthodes s'appuyaient sur le laser-ultrasons, les courants de Foucault, et la thermographie laser pour la mesure des déformations en surface. Chaque méthode, basée sur un principe différent, est capable de tester de très petites zones des composants et peut donc être adaptée pour des pièces de toute taille et forme. Les chercheurs ont commencé par définir les exigences et par fabriquer des échantillons de référence, à l'aide de puissants faisceaux d'électrons. Ils ont fabriqué des spécimens de test avec des défauts naturels, en fonction des paramètres choisis. Les chercheurs ont optimisé les trois méthodes de tests non destructifs via la modélisation ainsi qu'à l'aide de données pratiques et expérimentales. La modélisation du laser-ultrasons a permis d'établir les amplitudes des déformations de surface et d'autres paramètres pour les échantillons de référence. Les résultats ont été validés par des expériences. La modélisation de la méthode par courants de Foucault a révélé que des enroulements de plus faible diamètre réduiraient la sensibilité aux défauts internes. Pour surmonter cet inconvénient, les chercheurs ont conçu des circuits d'adaptation d'impédance, et une procédure de fabrication de petits enroulements. Le dépôt de métaux par laser a été utilisé pour la réparation, le revêtement, la fabrication mixte et la fabrication de petites pièces complexes quasiment finies. L'utilisation de tests non destructifs pour un contrôle qualité fiable renforcera l'intérêt du dépôt de métaux par laser pour fabriquer des composants spécialisés, notamment pour l'automobile, l'aérospatiale et les implants médicaux. Le marché de la coulée et du forgeage représente des milliards au niveau mondial, avec une croissance régulière de 10 à 15 % par an. La réussite du projet améliorerait donc la compétitivité des PME participantes, grâce aussi à la réduction notable des pertes et de l'énergie consommée lors de la fabrication.

Mots‑clés

Dépôt de métal par laser, fabrication d'additifs, contrôle qualité, test non destructif, laser-ultrasons INTRAPID, courants de Foucault, thermographie par laser, laser-ultrasons, réduction des déchets, économies d'énergie

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