Soutenance de thèse de Doctorat de Sarah MILHOMME

25 Mai – Soutenance de thèse de Doctorat de Sarah MILHOMME

10 h30 amphithéâtre F du Bâtiment A29 (Campus Peixotto)

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Titre de la thèse : « Influence du procédé sur les propriétés mécaniques et microstructurales de pièces issues de fabrication additive (LMD et SLM) »

Résumé

Résumé :

Les liens entre les paramètres de mise en œuvre des procédés de fabrication additive métallique et les propriétés des pièces obtenues, en termes de microstructures, défauts et caractéristiques mécaniques, ne sont pas encore totalement connus. De plus, il est courant de réaliser des post-traitements sur les pièces réalisées par fabrication additive afin d’améliorer leurs propriétés. L’objectif de ces travaux est d’établir les liens entre ces différentes propriétés. La première partie s’attache à la réalisation de pièces massives en TA6V avec deux procédés de fabrication additive métallique (LMD et SLM). Une étude paramétrique pour le procédé LMD et la recherche de supports adéquats pour le procédé SLM ont été nécessaires. Les pièces obtenues ont été caractérisées en termes de microstructure, défauts et contraintes résiduelles. La microstructure obtenue est similaire pour les deux procédés, bien que la taille des grains primaires soit plus conséquente en LMD. L’analyse des défauts internes et surfaciques a montré une hétérogénéité de la santé matière des pièces LMD. L’analyse des contraintes résiduelles a mis en évidence la présence de contraintes de compression due à l’usinage des surfaces.

Les propriétés en traction de l’alliage TA6V dépendent du procédé de fabrication. En revanche, les propriétés en fatigue sont identiques quel que soit le procédé employé, après compression isostatique à chaud. Les effets du post-traitement, de la direction de sollicitation et de l’état de surface ont été investigués en LMD. L’état de surface a un effet critique sur la résistance en fatigue. Des calculs numériques ont été réalisés sur des surfaces réelles de pièces LMD. Une procédure numérique issue de la bibliographie a été adaptée afin de calculer un paramètre indicateur de fatigue et de prédire l’abattement obtenu sur la résistance en fatigue par rapport à une surface sans défaut. Les résultats obtenus sont légèrement inférieurs aux résultats expérimentaux, mais valident une méthodologie efficace d’optimisation des paramètres de fabrication de pièces non reprises en usinage.

Abstract

The relations between metal additive manufacturing parameters and obtained parts properties, in terms of microstructures, defects and mechanical behavior, are not yet fully understood. In addition, performing post-processing treatments on AM parts is common to improve their properties. The aim of this study is to connect these properties. The first part of this work focuses on producing bulk parts with two metallic additive manufacturing processes: LMD and SLM. A parametric study for the LMD process and the research of suitable supports for the SLM process were necessary. The parts were characterized in terms of microstructure, defects and residual stresses. The obtained microstructure is similar for both processes, although primary grains are bigger for LMD parts. Internal and surface defects analysis showed a heterogeneous material integrity in LMD parts. Residual stress measurements highlighted the presence of compressive stresses related to the machining of the surfaces. The tensile properties of the TA6V alloy depend on the manufacturing process. However, after hot isostatic pressing, the fatigue properties are identical regardless of the process used. Effects of post-processing, loading direction and surface condition were investigated in LMD. The surface roughness has a critical effect on the fatigue resistance. Numerical calculations have been performed on real surfaces of LMD parts. A numerical procedure from literature was adapted to calculate a fatigue indicator parameter and to predict fatigue resistance reduction for rough parts, compared to a surface without defects. Numerical results are slightly below experimental results but validate an effective methodology to optimize the manufacturing parameters for rough parts.

Composition du jury

Jury

M. Jean-Yves HASCOET	Professeur, École Centrale Nantes	Rapporteur
M. Fabien SZMYTKA	Professeur associé, ENSTA Paris	Rapporteur
M. Joël ALEXIS	Professeur, ENI Tarbes	Examinateur
M. Emmanuel DUC	Professeur, SIGMA Clermont	Examinateur
Mme. Delphine RETRAINT	Professeur, Université de Technologie de Troyes	Examinatrice
Mme. Catherine FROUSTEY	MCF HDR, Université de Bordeaux	Directrice
M. Charles BRUGGER	MCF, Arts et Métiers ParisTech	Examinateur
Mme. Julie LARTIGAU	Enseignant-chercheur, ESTIA Institute of Technology	Examinatrice
Mme. Laurence DELPIERRE	Chef du Bureau d’Étude et d’Intégration, CEA-CESTA	Invitée

25 Mai – Soutenance de thèse de Doctorat de Sarah MILHOMME

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