Connaissances acquises sur la formation des pores en trou

Durant la fabrication de métaux, des cavités peuvent se former. Ces cavités entrainent la fragilisation des métaux formés. De nombreux chercheurs ont alors entrepris de découvrir ce qui pourrait être la cause de la formation de ces cavités encore appelées « trous de serrures ». Les résultats de leurs recherches sont ainsi expliqués.

L’origine de la formation de trous

La formation de trous de serrures est un problème courant lors des impressions de métaux. Précisons déjà que les impressions métalliques sont effectuées par fusion laser sur la poudre de métal. Le laboratoire national d’Argonne avait entrepris une recherche qui consistait à surveiller la réalisation de ces impressions. Ceci leur permettrait d’en apprendre un peu plus sur le procédé de formation des trous .

Le laboratoire s’est donc servi d’une imagerie Schlieren et de rayons X ultras rapides de l’Advanced Photon Source d’ Argonne. Précisons que ce rayon X fait partie des plus grands synchrotrons du monde. Le laboratoire a par la suite révélé que les trous  se formaient lorsque la puissance du laser était trop élevée et qu’elle restait trop longtemps concentrée sur un même point.

Précisons que pour réaliser une impression métallique en 3D, il faudrait faire fondre une fine couche métallique en utilisant un laser. Cependant, lorsque le laser était trop puissant, cela finissait par transpercer une seconde couche métallique. Cela entraine une évaporation et une sortie du métal. Cette sortie de métal laisse place au trou de serrure.

Cela a pour conséquence, la formation de nombreux pores dans l’intégralité de la pièce imprimée. Ces pores fragilisent le métal, car ils peuvent donner lieu à de nombreuses fissures.

Les causes de la formation de trous

Les chercheurs avaient toujours du mal à trouver les causes de la formation de ces pores. Ils ont tout de même continué leurs recherches. En fin de compte, ils ont pu trouver une explication. Ils ont établi une corrélation entre la formation de trous et la statique du panache.

En effet, lorsque le panache est stable il provoque un bain de fusion également stable. Ceci entraine la formation de cavités qui peuvent être contrôlées. On remarque en outre une faible porosité dans la pièce. En revanche, lorsque le panache est instable, il provoque un bain de fusion très instable. Ceci entraine une formation de cavités imprévisibles et donc incontrôlables. On remarque alors une porosité très élevée.

Ces causes étant désormais connues, le prochain challenge consistait à conserver la stabilité du processus. Cela ne pouvait être possible que s’ils modifiaient certains paramètres de l’imprimante à savoir : la vitesse et la concentration de l’énergie. Ils ont également pris en compte les effets que pourrait causer l’atmosphère.

Selon le professeur Andrew Moore, les résultats de leurs recherches seront utilisés dans la fabrication d’outils de surveillance et d’analyse de processus. Ces outils seront plus sophistiqués, car ils permettront de détecter et de prévenir les malformations lors des impressions métalliques en 3D.