Lors de la fabrication de pièces métalliques par fusion laser sur lit de poudre, des cavités appelées « trous de serrure » (keyholes) peuvent se former et fragiliser le métal. Le laboratoire national d'Argonne, aux États-Unis, a mené une recherche pour en comprendre l'origine.
Un excès de puissance laser en cause
À l'aide d'une imagerie Schlieren et de rayons X ultra-rapides produits par l'Advanced Photon Source d'Argonne, l'un des plus grands synchrotrons au monde, les chercheurs ont observé que ces trous se forment lorsque la puissance du laser est trop élevée et reste trop longtemps concentrée sur un même point. Le laser finit alors par transpercer une seconde couche de métal, provoquant une évaporation et une expulsion de matière qui laisse place au trou de serrure. Ce phénomène se traduit par de nombreux pores dans la pièce imprimée, susceptibles de provoquer des fissures.
Le rôle de la stabilité du panache
Les chercheurs ont établi une corrélation entre la stabilité du panache, c'est-à-dire le nuage de vapeur métallique généré par le laser, et la formation de ces cavités. Un panache stable produit un bain de fusion stable et des cavités contrôlées, avec une porosité faible. À l'inverse, un panache instable entraîne un bain de fusion imprévisible et une porosité nettement plus élevée.
Vers de meilleurs outils de surveillance
Pour limiter ce phénomène, les chercheurs recommandent d'ajuster la vitesse et la concentration d'énergie du laser, en tenant compte également de l'atmosphère du procédé. Selon le professeur Andrew Moore, ces résultats doivent servir à développer des outils de surveillance et d'analyse plus sophistiqués, capables de détecter et de prévenir ce type de malformation lors des impressions métalliques.