Vous vous souvenez de ce dossier exclusif sur la fabrication additive par projection à froid (Cold Spray Additive Manufacturing, CSAM) ? L’une des raisons pour lesquelles ce procédé est un candidat intéressant pour la production est qu’en l’absence de chaleur, les opérateurs peuvent facilement explorer l’utilisation de matériaux réactifs tels que le titane, l’aluminium et le magnésium.
Comparé à d’autres procédés d’impression 3D tels que la fusion sur lit de poudre, Impact Innovations GmbH, un fabricant de machines qui développe des systèmes et des procédés industriels de projection à froid, ajoute que le CSAM reste intéressant car il n’a pas de limites de taille d’équipement et ne nécessite pas d’atmosphère protectrice, en particulier lors du dépôt de matériaux réactifs tels que le Ti-6-4.
En ce qui concerne le titane, la société explique que le Ti-6Al-4V était considéré comme l’un des matériaux les plus difficiles, en raison des vitesses critiques élevées des matériaux à surmonter pendant le processus de dépôt, ce qui entraînait des porosités de 3 % et plus dans les dépôts par projection à froid.
Pour résoudre ce problème, Impact Innovations a combiné le matériel de projection à froid, les paramètres du processus et la procédure de post-traitement. Le résultat de cette recherche a conduit à des niveaux de porosité <0,5% et à des propriétés mécaniques finales dépassant les exigences données par les normes ASTM F3001, ISO 5832-3 et AMS 4930.
Une autre comparaison mise en évidence par Impact Innovations GmbH est que les particules de poudre ne sont pas fondues pendant le processus de projection à froid. Le collage se produit par déformation plastique. Étant donné que la projection à froid ne nécessite pas de températures élevées, contrairement à d’autres technologies courantes telles que les procédés basés sur le laser, le faisceau d’électrons ou l’arc électrique, elle permet de déposer des composants sans avoir besoin d’utiliser une atmosphère protectrice, presque sans limitation dimensionnelle et en l’absence de contraintes thermiques résiduelles. Le rendement du matériau Ti-6-4, de la poudre au dépôt, est supérieur à 98 %.
Impact Innovations GmbH a décidé de faire la démonstration de son nouveau procédé CSAM en construisant un arbre de ventilateur de turboréacteur autoportant en Ti-6Al-4V. L’arbre de ventilateur mesure 380 mm de long et 223 mm de diamètre dans sa partie la plus large. Il a été déposé en environ 2h à une vitesse de dépôt de 2,7kg/h. Le poids net de l’arbre de ventilateur après usinage final est de 3,2kg.
L’arbre de ventilateur a été déposé sur un mandrin en alliage d’aluminium pré-usiné, qui a été retiré après le dépôt de Ti-6Al-4V par dissolution chimique. Ensuite, le démonstrateur d’arbre de ventilateur a été soumis à des processus de post-traitement spécifiques afin d’obtenir les propriétés mécaniques souhaitées, avant d’être tourné vers la conception extérieure finale et de créer les caractéristiques supplémentaires par d’autres processus de fabrication soustractive conventionnels.
L’alliage Ti-6Al-4V est généralement utilisé dans des applications marines et de défense, pour la fabrication de pièces structurelles aérospatiales, de composants de turbines à gaz et d’implants et prothèses biomédicaux.
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