Arts&MétiersMag - N°433 - Février 2022 - 25

la plus importante : chaque pièce étant formée de couches,
on retrouve en surface l'«ondulation» liée à cette technologie
associée à une forte rugosité. Pour réduire ces défauts, on
pense d'abord à l'usinage conventionnel (procédé mécanique)
: on obtient ainsi, en plus d'une rugosité maîtrisée,
les cotes finales de la pièce par opération soustractive (fraisage,
rectification...).
Les techniques de polissage par sablage, par tribofinition,
constituent un deuxième procédé mécanique. Ces techniques,
bien qu'anciennes, peuvent se révéler d'une incroyable
efficacité dans certaines configurations : accessibilité
restreinte des surfaces à traiter (par exemple, la surface interne
de pièces ajourées), besoin de traitement multi-échelle
(rugosité fine et ondulation de la surface).
Le secret de la réussite d'un tel traitement, dont la compétitivité
est facilement démontrée, est d'identifier le mélange
de médias solides adapté à la finition de surface recherchée,
mélange qui peut être complété par une solution liquide
possédant elle-même des propriétés d'attaque dédiée.
Mécanochimique, cette démarche est hybride.
Chez Armélio, les ingénieurs définissent les essais de mise
au point par l'application rigoureuse de la méthode de plans
d'expériences : dans ce cas, ils sont relativement complexes
car le nombre de facteurs d'influence est très important et
les paramètres sont de natures différentes, donc impossibles
à regrouper dans un plan unique. Le traitement mathématique
qui s'ensuit est un peu plus complexe, mais il rend
possible l'objectivation et l'explication de la nature et de la
taille des médias, de leur concentration, des temps de traitement
nécessaires à l'obtention de la qualité de surface.
Enfin, l'électroérosion par enfonçage EDM (Electrical
Discharge Machining) ou l'usinage électrochimique ECM
(Electro Chemical Machining) sont deux autres voies, qui
sont bien connues des industriels.
FAIRE BONNE IMPRESSION DU PREMIER COUP
Produire des pièces «bonnes» du premier coup, c'est l'objectif
de tout fabricant ! L'idée est d'associer au sein d'une même
machine une technologie d'impression et une technologie
de finition. Comme l'impression s'appuie sur des procédés
thermiques (laser, faisceau d'électrons, etc.), le plus simple
est d'associer une technologie de la même famille, permettant
d'intervenir sur la pièce et toujours sans contact (absence
d'outil). Quelques dizaines d'années plus tôt, des chercheurs
s'étaient penchés sur cette question pour les applications de
soudage laser avec fil d'apport, entre autres. Des procédés
hybrides sont apparus, intégrant sources laser et plasma,
laser continu et laser impulsionnel, etc.
Des projets sont en cours pour associer deux technologies
laser associées dans une machine hybride : le premier laser
construit la pièce, le second (moins puissant, impulsionnel)
se charge de l'étape de finition en parallèle. Cette hybridation
améliore la rugosité et l'aspect dimensionnel est mieux maîtrisé
grâce à l'ébavurage des pièces par le second laser. Si la
technologie de finition est parfaitement dominée, elle permet
de ne refondre que l'extrême surface de la pièce qui va devenir
lisse (par effet de tension superficielle dans le bain de
fusion) au moment de la resolidification. L'état de surface
peut être encore amélioré par passages successifs du faisceau
sur les mêmes zones. La recherche des bons réglages peut
de nouveau se faire par modélisation : il s'agit de déterminer
la puissance nécessaire à déposer en surface de la pièce pour
n'affecter thermiquement que l'épaisseur souhaitée.
Dr Catherine Sanjeu
Arts&MétiersMAG
N°433 / février 2022
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Un procédé
d'impression 3D
métallique par dépôt
sous énergie
concentrée
(en anglais, «Direct
Energy Deposition»).
PHOTO ADOBESTOCK
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