[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FR3030323B1 - Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau - Google Patents

Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau Download PDF

Info

Publication number
FR3030323B1
FR3030323B1 FR1463202A FR1463202A FR3030323B1 FR 3030323 B1 FR3030323 B1 FR 3030323B1 FR 1463202 A FR1463202 A FR 1463202A FR 1463202 A FR1463202 A FR 1463202A FR 3030323 B1 FR3030323 B1 FR 3030323B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
powder
coefficient
coating
thermal expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
FR1463202A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3030323A1 (fr
Inventor
Guillaume Fribourg
Stephane Lavignotte
Francois Pichot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS, SNECMA SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Priority to FR1463202A priority Critical patent/FR3030323B1/fr
Priority to PCT/FR2015/053702 priority patent/WO2016102876A1/fr
Publication of FR3030323A1 publication Critical patent/FR3030323A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3030323B1 publication Critical patent/FR3030323B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/5607Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
    • C04B35/5626Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on tungsten carbides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/30Platforms or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245Platforms or substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2207/00Aspects of the compositions, gradients
    • B22F2207/11Gradients other than composition gradients, e.g. size gradients
    • B22F2207/15Temperature gradients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

L'invention concerne un plateau de fabrication (22) destiné à être utilisé dans un procédé de fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, le plateau comprenant : une base (24) comprenant un matériau réfractaire, et un revêtement (26) recouvrant au moins partiellement la base, le revêtement étant constitué d'au moins une couche (26a) d'un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique présentant une valeur comprise entre la valeur du coefficient de dilatation thermique du matériau réfractaire de la base et cinq fois la valeur dudit coefficient de dilatation thermique. L'invention concerne aussi un outillage et un procédé mettant en œuvre un tel plateau de fabrication.

Description

Titre de l'invention
Plateau de fabrication pour la fabrication de pièces par fusion sélective oufrittage sélectif sur lit de poudre, outillage et procédé de fabricationmettant en œuvre un tel plateau.
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général de lafabrication de pièces métalliques, en alliages métalliques ou en céramiquepar fabrication additive.
Il est aujourd'hui courant d'avoir recours à des techniques defabrication additive pour réaliser facilement et rapidement des piècescomplexes.
Lorsqu'il s'agit de la fabrication de pièces métalliques, enalliages métalliques ou en céramique, le procédé de fusion sélective (onparle de frittage sélectif lorsqu'il s'agit notamment de céramiques) sur litde poudre permet d'obtenir des pièces complexes qui sont difficilementréalisables ou non réalisables avec les procédés conventionnels tels que lafonderie, la forge ou l'usinage. Le domaine aéronautique se prêteparticulièrement bien à l'utilisation de ce procédé.
En outre, ce procédé présente l'avantage d'être rapide et ne pasnécessiter d'outillage spécifique contrairement à la plupart des procédésconventionnels, ce qui réduit considérablement les coûts et les cycles defabrication des pièces.
Un tel procédé comprend généralement une étape durantlaquelle est déposée sur un plateau de fabrication (par exemplemétallique) une première couche de poudre d'un métal, d'un alliagemétallique ou de céramique d'épaisseur contrôlée, puis une étapeconsistant à chauffer avec un moyen de chauffage (par exemple un laserou un faisceau d'électrons) une zone prédéfinie de la couche de poudre, etde procéder en répétant ces étapes pour chaque couche supplémentaire,jusqu'à l'obtention, tranche par tranche, de la pièce finale.
Cependant, dans les procédés connus de fusion sélective oufrittage sélectif sur lit de poudre, les pièces présentent une microstructureanisotrope, les grains étant dirigés notamment dans le sens du gradientthermique maximum, qui se trouve être dans la direction normale auplateau de fabrication sur lequel les pièces sont réalisées. La stratégie de construction des pièces doit ainsi être mise au point en tenant compte decette anisotropie afin que les grains soient orientés dans les directionsprivilégiées de sollicitations de la pièce, ce qui pose une importantecontrainte de fabrication.
Par ailleurs, une pièce fabriquée par fusion sélective ou frittagesélectif sur lit de poudre présente des contraintes résiduelles fortessusceptibles d'induire des phénomènes de déformation voire desfissurations dans la pièce et à l'interface entre la pièce et le plateau defabrication.
Il existe donc un besoin de disposer d'un outillage et d'unprocédé de fabrication de pièces en métal, en alliage métallique ou encéramique par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre quipermettent d'obtenir des pièces présentant des propriétés plus isotropeset de réduire les contraintes internes dans la pièce, afin de limiter sadéformation et son risque de fissuration.
Objet et résumé de l'invention L'anisotropie et les contraintes internes observées sur les piècesfabriquées par des procédés traditionnels de fusion sélective ou frittagesélectif sur lit de poudre sont principalement dues à une dissipation troprapide et dans une direction privilégiée de la chaleur au moment de lafusion ou du frittage de la poudre.
Les Inventeurs ont étudié la dissipation de la chaleur et ont notéqu'elle s'opère de plusieurs manières : par convection au niveau du gazconstituant l'atmosphère de l'enceinte de fabrication, par rayonnement, etpar conduction thermique au niveau de la poudre environnante et duplateau de fabrication supportant la pièce en cours de réalisation.
Il a été observé que le front de solidification de la zone fondueou frittée progresse dans la direction opposée au flux de chaleur dirigéperpendiculairement au plateau de fabrication, ce qui entraîne unecroissance des grains dans la même direction. Lors de la solidification dela couche N, l'orientation cristalline de la couche N-l est conservée parépitaxie. Il en résulte des grains allongés dans le sens de ce gradientthermique. C'est ce phénomène qui est ainsi responsable majoritairementde l'anisotropie finale de la pièce. Et parmi les facteurs précités c'est le plateau de fabrication, traditionnellement métallique ou en alliagemétallique, qui est source de la plus forte dissipation thermique.
Par conséquent, il serait envisageable de réduire cesphénomènes en utilisant un plateau de fabrication comportant unmatériau présentant une conduction thermique plus basse que les métauxou les alliages métalliques traditionnellement utilisés, par exemple encéramique, ou plus généralement en un matériau réfractaire.
Cependant, les Inventeurs ont remarqué que les plateaux defabrication en matériau réfractaire présentent des problèmes d'adhésionavec les pièces, qui sont en métal ou en alliage métallique, principalementparce que les métaux et les alliages métalliques adhèrent difficilementavec la céramique d'une part, et se dilatent plus que les matériaux les plusréfractaires lorsqu'ils sont chauffés d'autre part. Or, il faut qu'existe unezone dite de « dilution » dans laquelle le plateau de fabrication et lespremières couches de poudre peuvent fusionner afin que la pièce adhèrecorrectement sur le plateau.
La présente invention a donc pour but principal de pallier de telsinconvénients en proposant un plateau de fabrication destiné à être utilisédans un procédé de fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, leplateau comprenant : une base comprenant un matériau réfractaire, et un revêtement recouvrant au moins partiellement la base, lerevêtement étant constitué d'au moins une couche d'un matériau ayant uncoefficient de dilatation thermique présentant une valeur comprise entre lavaleur du coefficient de dilatation thermique du matériau réfractaire de labase et cinq fois la valeur dudit coefficient de dilatation thermique.
Par matériau réfractaire on entend un matériau minimisant leséchanges thermiques, par exemple un matériau ayant une effusivitéthermique suffisamment faible et de préférence inférieure ou égale à4 kJ.K^.m^.s'172. Des exemples de matériaux réfractaires peuvent setrouver parmi les céramiques, mais aussi parmi les alliages comme parexemple le TA6V.
Le coefficient de dilatation thermique considéré est défini danstout l'intervalle de température auquel est soumis le plateau defabrication, généralement entre la température ambiante et la température de fusion la plus basse des matériaux présents dans lerevêtement (par exemple entre 20°C et 900°C).
Ainsi, le plateau permet d'une part, de limiter la conductionthermique responsable de l'anisotropie dans la direction normale auplateau de fabrication parce qu'il comprend une base en matériauréfractaire, et, d'autre part, d'assurer une adhésion de la pièce avec leplateau de fabrication grâce à un revêtement ayant au moins une couchede matériau présentant une valeur de coefficient de dilatation thermiquesupérieure et suffisamment proche de celle du coefficient de dilatationthermique de la base. En d'autres termes, ce revêtement permet de fairel'interface entre la pièce et la base sur laquelle il peut adhérer, tout enassurant l'adhésion de la pièce sur le plateau de fabrication en permettantune zone de dilution.
De préférence, le revêtement comprend une pluralité decouches, chaque couche de la pluralité de couches présente au-dessusd'une couche sous-jacente ayant un coefficient de dilatation thermiquesupérieur au coefficient de dilatation thermique de ladite couche sous-jacente.
Avec une telle disposition, on peut adapter progressivement lespropriétés du revêtement pour qu'elles se rapprochent de celles de la baseau niveau de la première couche de matériau en garantissant uneadhésion avec celle-ci, et qu'elles se rapprochent aussi de celles de lapoudre au niveau de ses couches supérieures pour assurer la fixation de lapièce.
De préférence encore, une couche du revêtement présente uneépaisseur comprise entre 0,1 mm et 5 mm.
Comme les couches formant le revêtement peuvent être plusconductrices thermiquement que la base, en limitant leur épaisseur onlimite ainsi les pertes thermiques dues au revêtement.
De préférence également, le revêtement a une épaisseurinférieure ou égale à 15 mm.
De même, en limitant l'épaisseur totale du revêtement, on limiteles pertes thermiques dues au plateau de fabrication.
La base peut être constituée d'un matériau parmi les suivants :Zircone, SiO2, alliage TA6V.
Une couche du revêtement peut être constituée d'un matériauparmi les suivants : un alliage à base de Fer, un alliage à base de Cobalt,un alliage à base de Nickel, un alliage à base de Titane, un alliage à basede Molybdène, un alliage à base d'Aluminium, du Carbure de Silicium, duCarbure de Tungstène. L'invention vise également un outillage pour la fabrication depièces tridimensionnelles en métal, en alliage métallique ou en céramiquepar un procédé de fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudrecomprenant : un plateau de fabrication tel que celui décrit précédemment, etun moyen de chauffage destiné à faire fondre ou à fritter aumoins une partie d'une couche de poudre d'un métal, d'un alliagemétallique ou d'une céramique déposée sur le plateau de fabrication. L'invention vise encore un procédé de fabrication de piècestridimensionnelles en métal, en alliage métallique ou en céramique parfusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, le procédécomprenant successivement les étapes suivantes : le dépôt d'au moins une couche de poudre d'un métal, d'unalliage métallique ou d'une céramique destiné à constituer la pièce, et la fusion ou le frittage d'au moins une partie de la couche depoudre par un moyen de chauffage. Conformément à l'invention, lesétapes précédentes sont réalisées sur un plateau de fabricationcomprenant : une base comprenant un matériau réfractaire, et un revêtement recouvrant au moins partiellement la base, lerevêtement étant constitué d'au moins une couche d'un matériau ayant uncoefficient de dilatation thermique présentant une valeur comprise entre lavaleur du coefficient de dilatation thermique du matériau réfractaire de labase et cinq fois la valeur dudit coefficient de dilatation thermique.
De préférence, le revêtement comprend une pluralité decouches, chaque couche de la pluralité de couches présente au-dessusd'une couche sous-jacente ayant un coefficient de dilatation thermiquesupérieur au coefficient de dilatation thermique de ladite couche sous-jacente.
De préférence également, la couche du revêtement destinée àêtre en contact avec la pièce à fabriquer est constituée du même matériau que la poudre. Ainsi, comme cette couche est réalisée dans un matériauidentique à celui de la poudre, l'adhésion de la pièce au plateau defabrication est maximale puisque la dernière couche du revêtement et lapartie de la première couche de poudre destinée à former la premièretranche de la pièce peuvent fusionner de façon optimale dans une zone dedilution.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente inventionressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessinsannexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de toutcaractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique d'un outillage selon unmode de réalisation de l'invention, - la figure IA est une vue agrandie de l'outillage de la figure 1au niveau du plateau de fabrication, et - la figure 2 est un ordinogramme illustrant les étapes d'unprocédé selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Un exemple d'outillage 1 pour la fabrication de pièces en métalou en alliage métallique par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit depoudre selon un mode de réalisation de l'invention est illustré sur lesfigures 1 et IA.
De façon connue en soi, l'outillage 1 comprend un réservoir depoudre 10 et une partie 20 creuse dans laquelle est fabriquée la pièce 3.Le réservoir 1 et la partie 20 sont situés au même niveau.
Le réservoir de poudre 10 contient la poudre 2 métallique oud'un alliage métallique qui servira à fabriquer la pièce 3, tandis que lapartie 20 est apte à contenir la pièce 3 à fabriquer ainsi que la poudre nonfusionnée 4.
On peut par exemple utiliser pour fabriquer la pièce une poudred'un métal, d'un alliage métallique ou d'une céramique. Par exemple unalliage à base de Fer (par exemple en Acier XC48, Inox®), un alliage àbase de Cobalt (par exemple : MAR-M-509®), un alliage à base de Nickel(par exemple : Inconel®625, Hastelloy C276®, Hastelloy-X®, Hastelloy- W®), un alliage à base de Titane (par exemple : TA6V, TÎ6-2-4-2, Til7,T40), un alliage à base de Molybdène, un alliage à base d'Aluminium (parexemple d'un des grades suivants : 1050, 6061, 7075, 5053, 2024, 2618,2219), du Carbure de Silicium, du Carbure de Tungstène, etc.
La taille des grains de la poudre peut varier par exemple de5 pm à 150 pm.
Au fond du réservoir 10 se trouve un plateau mobile 12 qui peutse déplacer verticalement afin de pousser la poudre vers le haut duréservoir.
De même, au fond de la partie 20 se trouve un plateau defabrication 22 apte à se déplacer verticalement, et notamment àdescendre au fur et à mesure de la fabrication de la pièce.
Conformément à l'invention, le plateau de fabrication 22comprend une base 24 (figure IA).
La base 24 peut être en céramique et constituée par exemple deZircone, de Silice (SiO2), etc. En variante, la base 24 peut être constituéed'un alliage suffisamment réfractaire, par exemple du type TA6V.
Cette base 24 est recouverte d'un revêtement 26, composé parexemple de deux couches 26a, 26b.
De préférence, la première couche 26a présente une valeur decoefficient de dilatation thermique supérieure ou égale à la valeur ducoefficient de dilatation thermique du matériau réfractaire de la base 24,et inférieure ou égale à cinq fois la valeur de ce coefficient. La dernièrecouche 26b possède un coefficient de dilatation thermique supérieur àcelui de la première couche 26a. Avantageusement, le coefficient dedilatation thermique des matériaux des couches formant le revêtement estinférieur à celui du matériau constituant la poudre.
On peut aussi utiliser pour la dernière couche 26b, destinée àêtre en contact avec la pièce 3, le même matériau que celui de la poudre.
Les couches 26a, 26b ont une épaisseur comprise entre 0,1 et5 mm.
Le dépôt de ces couches 26a, 26b peut être effectué pardifférents procédés connus de l'homme de l'art tels que : dépôt plasma oulaser, dépôt physique par phase vapeur {PVD), dépôt chimique par phasevapeur (CVD), fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, soudure de plaques préfabriquées, injection de poudres métalliques(Powder Injection Meta!), extrusion, etc. A l'issue de ces dépôts, il est possible d'effectuer destraitements thermiques de diffusion sur les couches 26a, 26b formant lerevêtement 26 de sorte qu'une diffusion s'opère entre ces couches, queles propriétés du revêtement suivent ainsi un gradient vertical et qu'il n'yait pas de discontinuité importante entre les couches, notamment ducoefficient de dilatation thermique. En d'autres termes, ces traitementsthermiques permettent de limiter la dilatation thermique différentielleentre les couches du revêtement.
Par exemple, pour des couches comprenant un alliage à basede Nickel ou en acier, on pourra effectuer un traitement thermique dediffusion à une température comprise entre 1000°C et 1250°C pendant 1heure à 10 heures, et de préférence sous vide ou atmosphère protectrice(sous Argon).
Dans le cas où le revêtement 26 est constitué de plus de deuxcouches, l'épaisseur totale e du revêtement 26 ne doit pas dépasser 15mm pour limiter les pertes thermiques dans le revêtement.
Avant que le procédé ne débute, le plateau de fabrication 22 esten position haute et le plateau mobile 12 est en position basse.
La première étape du procédé (El) consiste à déposer unepremière couche de poudre sur le plateau de fabrication 22. Pour ce faire,le plateau mobile 12 est monté sur une longueur contrôlée afin de pousserune quantité suffisante de poudre hors du réservoir 10, simultanément leplateau de fabrication 22 va s'abaisser sur une longueur contrôlée (cellechoisie pour une couche de poudre, par exemple entre 10 pm et 200 pm)puis un moyen d'étalement 14 va répartir la poudre extraite du réservoirsur le plateau de fabrication en se déplaçant horizontalement depuis leréservoir 10 vers le plateau de fabrication 22. Le surplus de poudre peutêtre évacué du côté opposé au réservoir, par exemple dans un réservoirsupplémentaire de récupération.
Le moyen d'étalement 14, qui peut par exemple être un rouleauou un racleur, permet ainsi de déposer et de répartir uniformément lacouche de poudre sur le plateau de fabrication 22.
Une fois la première couche déposée, un moyen de chauffage30 va permettre de faire fondre ou de fritter sélectivement une partie dela poudre correspondant à une première tranche de la pièce (étape E2).
Cette première couche peut fusionner avec la dernière couche26b du revêtement dans une zone de dilution 28 illustrée sur la figure IA,ce qui assurera le maintien en position de la pièce durant tout le procédéde fabrication.
Le moyen de chauffage 30 peut par exemple consister en unlaser à CO2, un laser Nd-YAG, ou un générateur de faisceau d'électrons,associé à des moyens 32 permettant de diriger le faisceau 34 issu dumoyen de chauffage sur une surface précise de la couche de poudre. Lesmoyens de chauffage qui peuvent être utilisés dans un procédé de fusionsélective ou frittage sélectif sur lit de poudre sont connus de l'homme del'art et ne seront pas détaillés ici.
Dans le cas où le moyen de chauffage 30 est un laser, l'outillage1 est généralement placé dans une atmosphère de gaz neutre. Envariante, si le moyen de chauffage 30 est un générateur de faisceaud'électrons, l'outillage 1 est placé dans une enceinte sous vide secondaire.
Quand la poudre fondue ou frittée a refroidi, et s'est solidifiée lecas échéant (étape E3), on peut répéter les opérations précédentes pourchaque tranche successive de la pièce en déposant une couche de poudresur la précédente, jusqu'à ce qu'elle soit terminée.
Une fois la fabrication terminée, la pièce 3 est extraite duplateau de fabrication 22 duquel elle est solidaire, et peut subir destraitements de finition classiques (étape E4), tels que de l'usinage, dupolissage, etc.
Dans le présent exposé, l'expression « compris entre ... et ... »doit être comprise comme incluant les bornes.
Premier exemple
On réalise une pièce en alliage de type Inconel® 718 à partird'une poudre de cet alliage.
Le plateau de fabrication comporte une base en Zircone, et unecouche de matériau en alliage métallique.
La couche, d'une épaisseur de 3 mm, est constituée d'un alliagede type Inconel®718 et est déposée par dépôt plasma ou par fusionsélective sur lit de poudre sur le plateau en céramique.
Pour finaliser le dépôt du revêtement, on impose au plateau defabrication une température de 1230°C pendant 1 heure.
Le Tableau 1 regroupe les principaux composants des alliagesutilisés dans ce premier exemple, et les ordres de grandeur des valeursdes coefficients de dilatation thermiques (CDT) des matériaux constituantle plateau.
Tableau 1
Deuxième exemple
On réalise une pièce en alliage à base de Titane du type TA6V àpartir d'une poudre de cet alliage.
Le plateau de fabrication comporte une base en SiO2, et deuxcouches de matériau en alliage métallique.
La première couche constituée d'un alliage de type Invar® estdéposée par dépôt plasma sur le plateau en céramique et présente uneépaisseur de 2 mm.
La deuxième couche constituée d'un alliage de type TA6V,identique à celui de la poudre, est déposée par dépôt plasma sur lapremière couche et présente une épaisseur de 5 mm.
Pour finaliser le dépôt du revêtement, on impose au plateau defabrication une température de 1180°C pendant 1 heure afin de laisserdiffuser les couches dans le revêtement.
Le Tableau 2 regroupe les principaux composants des alliagesutilisés dans ce deuxième exemple, et les ordres de grandeur des valeursdes coefficients de dilatation thermiques (CDT) des matériaux constituantle plateau.
____________________Tableau 2____________________

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1. Outillage (1) pour la fabrication de pièces tridimensionnellesen métal, en alliage métallique ou en céramique par un procédé de fusionsélective ou frittage sélectif sur Ht de poudre, comprenant : un plateau de fabrication (22) sur lequel est destinée à êtrefabriquée une pièce, un moyen d'étalement (14) d'une couche de poudre sur leplateau de fabrication (22) destiné à déposer une couche de poudre sur leplateau de fabrication, et un moyen de chauffage (30) destiné à faire fondre ou à fritterau moins une partie d'une couche de poudre en métal, en alliagemétallique ou en céramique déposée sur le plateau de fabrication,caractérisé en ce que le plateau de fabrication (22) comprend : une base (24) comprenant un matériau réfractaire, et un revêtement (26) recouvrant au moins partiellement la base,le revêtement étant constitué d'au moins une couche (26a) d'un matériauayant un coefficient de dilatation thermique présentant une valeurcomprise entre la valeur du coefficient de dilatation thermique dumatériau réfractaire de la base et cinq fois la valeur dudit coefficient dedilatation thermique.
  2. 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1erevêtement (26) comprend une pluralité de couches (26a, 26b), chaquecouche de la pluralité de couches présente au-dessus d’une couche soüs-jacente ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur aucoefficient de dilatation thermique de ladite couche sous-jacente. 3. Outillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en cequ'une couche (26a, 26b) du revêtement (26) présente une épaisseurcomprise entre 0,1 mm et 5 mm. 4. Outillage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le revêtement (26) a une épaisseur (e) inférieure ouégale à 15 mm. 5. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que la base (24) est constituée d'un matériau parmi lessuivants : Zircone, SiOa, alliage TA6V. 6. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'une couche du revêtement (26a, 26b) est constituéed'un matériau parmi les suivants : un alliage à base de Fer, un alliage àbase de Cobalt, un alliage à base de Nickel, un alliage à base de Titane,un alliage à base de Molybdène, un alliage à base d'Aiuminium, duCarbure de Silicium, du Carbure de Tungstène. 7. Procédé de fabrication de pièces tridimensionnelles en métal,en alliage métallique ou en céramique par fusion sélective ou frittagesélectif sur lit de poudre, le procédé comprenant successivement lesétapes suivantes : le dépôt d'au moins une couche de poudre d'un métal, d'unalliage métallique ou d'une céramique destiné à constituer la pièce, et ia fusion ou le frittage d'au moins une partie de la couche depoudre par un moyen de chauffage (30),caractérisé en ce que les étapes précédentes sont réalisées sur un plateaude fabrication (22) comprenant : une base (24) comprenant un matériau réfractaire, et un revêtement (26) recouvrant au moins partiellement la base,le revêtement étant constitué d'au moins une couche (26a) d'un matériauayant un coefficient de dilatation thermique présentant une valeurcomprise entre la valeur du coefficient de dilatation thermique dumatériau réfractaire de la base et cinq fois la valeur dudit coefficient dedilatation thermique.
  3. 8. Procédé selon ia revendication 7, caractérisé en ce que 1erevêtement (26) comprend une pluralité de couches (26a, 26b), chaquecouche de la pluralité de couches présente au-dessus d'une couche sous-jacente ayant un coefficient de dilatation thermique supérieur aucoefficient de dilatation thermique de ladite couche sous-jacente. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8,caractérisé en ce que la couche (26b) du revêtement (26) destinée à êtreen contact avec la pièce à fabriquer est constituée du même matériau quela poudre.
FR1463202A 2014-12-23 2014-12-23 Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau Active FR3030323B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1463202A FR3030323B1 (fr) 2014-12-23 2014-12-23 Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau
PCT/FR2015/053702 WO2016102876A1 (fr) 2014-12-23 2015-12-22 Outillage pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, et procede de fabrication mettant en œuvre un tel outillage.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1463202 2014-12-23
FR1463202A FR3030323B1 (fr) 2014-12-23 2014-12-23 Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3030323A1 FR3030323A1 (fr) 2016-06-24
FR3030323B1 true FR3030323B1 (fr) 2019-08-09

Family

ID=52779823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1463202A Active FR3030323B1 (fr) 2014-12-23 2014-12-23 Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3030323B1 (fr)
WO (1) WO2016102876A1 (fr)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10005239B2 (en) 2015-07-29 2018-06-26 Delavan Inc. Support structures for additive manufacturing techniques
FR3066419B1 (fr) 2017-05-19 2021-04-30 Safran Aircraft Engines Procede de realisation par fabrication additive d'une aube de turbomachine d'aeronef
FR3095143B1 (fr) 2019-04-16 2021-12-17 Safran Aircraft Engines Procédé de fabrication d’une pièce par irradiation localisée d’un matériau par concourance d’au moins deux faisceaux
FR3095145B1 (fr) 2019-04-18 2021-08-20 Safran Aircraft Engines Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine
FR3095144B1 (fr) 2019-04-18 2021-08-20 Safran Aircraft Engines Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine
FR3095146B1 (fr) 2019-04-18 2022-04-15 Safran Aircraft Engines Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine
FR3095147B1 (fr) 2019-04-18 2022-07-08 Safran Aircraft Engines Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine
FR3095974B1 (fr) 2019-05-17 2022-05-20 Safran Helicopter Engines Dispositif et procede de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre
FR3097029B1 (fr) 2019-06-07 2021-05-21 Safran Helicopter Engines Procédé de fabrication d’un tube à flamme pour une turbomachine
CA3141179A1 (fr) 2019-06-07 2020-12-10 Safran Helicopter Engines Procede de fabrication d'un tube a flamme pour une turbomachine
FR3097028B1 (fr) 2019-06-07 2021-05-14 Safran Helicopter Engines Procédé de fabrication d’un tube à flamme pour une turbomachine
FR3098247B1 (fr) 2019-07-04 2021-06-25 Safran Aircraft Engines Trompe a jet pour turbomachine
FR3100560B1 (fr) 2019-09-06 2022-04-29 Safran Aircraft Engines Ensemble pour une turbine de turbomachine
FR3100572B1 (fr) 2019-09-06 2022-07-15 Safran Aircraft Engines Secteur d’anneau de turbine
FR3102079B1 (fr) 2019-10-22 2021-12-03 Safran Procédé de fabrication additive sur lits de poudre d’une pièce permettant une diminution, voire une suppression, des éléments de maintien habituellement nécessaires
FR3111839B1 (fr) 2020-06-25 2022-09-02 Safran Helicopter Engines Plateau modulaire circulaire pour la fabrication additive sur lit de poudre d’une pièce à axe de révolution

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100018953A1 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 Vladimir Shapovalov Reusable mandrel for solid free form fabrication process
EP2292357B1 (fr) * 2009-08-10 2016-04-06 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh.-Herbst GmbH & Co KG Article céramique et procédés de production de cet article
EP2986406B1 (fr) * 2013-04-19 2020-07-15 United Technologies Corporation Plateau de construction, appareil et procédé de fabrication additive

Also Published As

Publication number Publication date
FR3030323A1 (fr) 2016-06-24
WO2016102876A1 (fr) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3030323B1 (fr) Plateau de fabrication pour la fabrication de pieces par fusion selective ou frittage selectif sur lit de poudre, outillage et procede de fabrication mettant en oeuvre un tel plateau
Derekar et al. Effect of pulsed metal inert gas (pulsed-MIG) and cold metal transfer (CMT) techniques on hydrogen dissolution in wire arc additive manufacturing (WAAM) of aluminium
EP3077141B1 (fr) Procédée de fabrication d'une pièce par fusion sélective de poudre
EP2066598B1 (fr) Procede d'assemblage de pieces en ceramique refractaire par frittage a chaud avec champ electrique pulse (" sps ")
EP1798316B1 (fr) Procédé de réparation de structures cristallines par épitaxie
EP2957376B1 (fr) Procédé de réalisation d'un article joint avec la provision d'une region intercouche poreuse
TWI630963B (zh) 加工合金錠之系統及方法
US10906100B2 (en) Heat treatment process for additive manufactured components
US20150321217A1 (en) Solid state metal powder consolidation for structural components
CN105479007B (zh) 一种铸造Ti3Al系合金盘件缺陷激光焊补修复方法
JP2015516299A (ja) 金属または合金物体の加工
US20080105542A1 (en) System and method of manufacturing sputtering targets
FR2991613A1 (fr) Procede de fabrication de piece par fusion selective ou frittage selectif de lits de poudre(s) au moyen d'un faisceau de haute energie
CA3035696A1 (fr) Procede pour produire un element structural au moyen d'un procede de fabrication additive sur lit de poudre et poudre pour utiliser un tel procede
FR2944721A1 (fr) Procede de fabrication d'un aubage par moulage par injection de poudre metallique
FR3028436A1 (fr) Procede d'elaboration d'une piece de turbomachine
JP2018059471A (ja) タービン翼の製造方法
He et al. Microstructure and wear behaviors of a WC10%-Ni60AA cermet coating synthesized by laser-directed energy deposition
FR3113851A1 (fr) Procede de fabrication d’une piece metallique par fusion selective en lit de poudre
FR2935395A1 (fr) Procede de preparation d'une piece en superalliage base nickel et piece ainsi preparee
US20190016059A1 (en) Additive manufacturing methods and related components
EP3899081B1 (fr) Procede de fabrication d'un noyau
FR3033720B1 (fr) Moule de fonderie
Gnanasekaran et al. Effect of Defocusing Distance on Microstructural, Hardness, and Tribological Behavior of Ni‐Cr‐Si‐B‐C Powder Deposit on 316LN Austenitic Stainless Steel Substrate Using Laser Hard‐Facing
Smal et al. Laser Powder Welding of a Ti52Al46. 8Cr1Si0. 2Titanium Aluminide Alloy at Elevated Temperature

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20160624

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

CD Change of name or company name

Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR

Effective date: 20170719

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10