La fabrication additive de l'Inconel 718 continue d'être l'une des avancées majeures dans des industries telles que l'aérospatiale et l'énergie. Cela est principalement dû à la résistance à la chaleur et à la solidité uniques de cet alliage. Contrairement à l'usinage traditionnel, la fabrication additive de l'Inconel 718 présente l'avantage de construire les pièces couche par couche. Cette capacité permet de produire des composants aux conceptions et géométries extrêmement complexes. Toutefois, ces conceptions et géométries très complexes posent certains défis spécifiques durant la fabrication additive de l'Inconel 718, notamment une qualité de produit réduite, une efficacité moindre en production et des problèmes de gestion des coûts. Plus les industries adoptent la fabrication additive en Inconel 718 pour produire des composants de haute qualité, plus il devient essentiel de bien comprendre les défis encore méconnus afin de les résoudre. Ce blog vise à résoudre les défis liés à la fabrication additive de l'Inconel 718.
L'un des défis de la fabrication additive avec l'Inconel 718 réside dans les caractéristiques de l'alliage lui-même. L'Inconel 718 possède une conductivité thermique élevée, ce qui favorise l'apparition de structures internes fragiles. Ces défauts internes incluent des fissures, de la porosité et des phases fragiles. La qualité de la poudre d'Inconel 718 influence directement le résultat de la fabrication additive, tout comme la morphologie de la poudre. Des facteurs tels que la forme irrégulière ou la contamination de la poudre sont considérés comme l'une des principales causes de problèmes d'adhérence entre couches.
Pour résoudre ces problèmes, il est recommandé que les fabricants utilisent de la poudre d'Inconel 718 de haute pureté, avec une distribution granulométrique spécifique comprise entre 15 et 45 micromètres. Le préchauffage du plateau de construction contribue également à réduire les gradients thermiques et le risque de fissuration. Le traitement de trempe de solution et le vieillissement, quant à eux, améliorent les propriétés mécaniques de la pièce après traitement, et permettent d'éviter entièrement le problème de phase fragile dans la fabrication additive d'Inconel 718.
Dans le cas de la fabrication additive en Inconel 718, les paramètres du processus posent un autre défi majeur. La puissance du laser, la vitesse de balayage, la hauteur des couches et l'espacement des hachures sont tous des paramètres nécessitant un étalonnage précis, et même de légères imprécisions peuvent entraîner de graves défauts. Par exemple, une puissance laser trop élevée peut provoquer une sur-fusion, et une vitesse de balayage trop faible peut conduire à une fusion incomplète. Une solution possible consiste à utiliser des systèmes intelligents offrant des simulations et des tests de variables avant la production réelle pour les fabricants. Comme c'est le cas dans la fabrication additive moderne en Inconel 718, les outils de surveillance en temps réel d'autres systèmes de fabrication avancés permettent le suivi des paramètres et définissent un taux de précision pour les couches. Ce contrôle adaptatif quasi-automatisé des couches est facilité par l'analyse en temps réel des paramètres ainsi que par le réglage préétabli des paramètres par les opérateurs. Le processus de fabrication additive en Inconel 718 peut également être amélioré grâce à la précision apportée par des essais de pièces conçues à petite échelle, qui définissent des paramètres spécifiques.
L'un des principaux défis dans la fabrication additive de l'Inconel 718 est d'assurer la qualité du produit. Pendant la production de pièces fabriquées par impression additive, les défauts internes, tels que les microfissures et la porosité, sont extrêmement difficiles à détecter. Les techniques d'inspection de qualité sont simplement inadéquates pour les pièces complexes en Inconel 718 réalisées par fabrication additive. Pour remédier à cela, le processus devrait intégrer des techniques de CND plus sophistiquées, telles que la tomographie computed (CT) et les techniques de balayage ultrasonore. Ces méthodes permettent de détecter les défauts internes et de garantir que la pièce répond aux normes requises. En outre, la mise en œuvre d'un système complet de traçabilité des données facilite le suivi du processus de fabrication additive de l'Inconel 718. Ce système, fortement orienté processus, aide à tracer et retracer les données du processus ainsi que les résultats d'inspection. Cette mesure préventive garantira que les défauts ne se reproduiront pas lors des futurs processus de fabrication additive de l'Inconel 718.
Le post-traitement dans la fabrication additive de l'Inconel 718 est très critique et doit être bien compris : il comporte des défis. Il faut savoir que les pièces doivent faire l'objet d'un post-traitement précis afin de retirer les structures de support, d'assurer la finition de surface et de procéder au traitement thermique. Le retrait des structures de support sur des pièces complexes en Inconel 718 est plus difficile et chronophage, augmentant par ailleurs le risque d'endommager la pièce.
Les structures de support peuvent être conçues avec des éléments de découpe facilitant le post-traitement. Par exemple, elles peuvent être dotées de petits « piliers » fins facilement détachables. Les surfaces en Inconel 718 produites par fabrication additive peuvent être uniformisées par des systèmes automatisés tels que le meulage robotisé. Des conceptions personnalisées de traitements thermiques postérieurs à la fabrication réduisent les contraintes résiduelles de l'Inconel 718, améliorent les propriétés mécaniques et évitent d'ajouter de la chaleur.
Les avantages de la fabrication additive en Inconel 718 dans les industries de haute précision sont immenses, et les défis auxquels ces industries sont confrontées détermineront l'ampleur de sa mise en œuvre. Surmonter les difficultés liées à l'achat de matériaux en investissant dans des poudres de qualité, le traitement thermique et l'affinage des paramètres de procédé grâce à une détection intégrée intelligente, développer des systèmes de contrôle non destructif et de traçabilité pour les couches de contrôle du processus, ainsi que l'automatisation de la post-traitement simplifieront le travail pour ces industries. Les technologies futures intégrant un contrôle de processus stratégique et automatisé amélioreront la mise en œuvre de la fabrication additive en Inconel 718. Une mise en œuvre à vitesse élevée de systèmes conçus permettrait à ces industries de réaliser des fabrications additives avancées en Inconel 718 et de créer des pièces complexes. Cela favoriserait le développement des industries de haute précision dans des domaines tels que l'aérospatiale et l'énergie.
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