Développement d'un système de compaction séquentielle de poudre pour un procédé de fabrication additive

Abstract

Les procédés de fabrication additive permettent de réaliser des pièces par superposition de couches successives de matière. Un grand nombre de techniques et de matériaux sont utilisés. Un de ces procédés se base sur la solidification du lit de poudre par apport de chaleur.

La société Aerosint SA a développé sa technologie propriétaire dans le domaine de la fabrication additive en concevant un système de dépôt de poudre multi-matières sélectif. Ce système permet la réalisation de pièces complexes dont la production est rendue possible par une solidification qui ne requiert aucun liant pour les poudres de céramiques ou métalliques. Actuellement, la poudre est déposée sélectivement dans le moule avant d’être placée dans un four pour subir un frittage amenant à sa solidification. Les densités des pièces obtenues sont limitées et uniquement déterminées par l’accumulation de couches de poudre. Une piste d’amélioration consisterait à intégrer une compaction de la poudre avant frittage.

Ce travail a pour objectif de développer un système de compaction séquentielle pour le procédé étudié. Ce développement est une première dans le domaine. Tout d’abord, des recherches sur la technologie et ses besoins ont été réalisées. Combiné aux connaissances des différentes techniques de traitement des matériaux, un cahier des charge a été dégagé. La conception et le développement du système de compaction a mené à l’élaboration d’une solution complète qui pourra être intégrée dans la machine de dépôt d’Aerosint. Finalement, des analyses sur le fonctionnement, les risques et la réalisation du système ont été réalisées.

Grâce à ce projet, la technologie innovante d’Aerosint pourra produire des pièces d’une densité plus élevée, notamment des pièces en titane pour le domaine des prothèses médicales.

Additive manufacturing processes allow the production of parts by superimposing successive layers of material. A large number of techniques and materials are used. One of these processes is based on the solidification of the powder bed by heat.

Aerosint SA has developed its own technology in the field of additive manufacturing by designing a selective multi-material powder deposition system. This system allows the realization of complex parts whose production is made possible by a solidification which does not require any binder, as much for ceramic or metallic powders. Currently, the powder is selectively deposited in the mold before being placed in a furnace to undergo sintering leading to its solidification. The densities of the parts obtained are limited and only determined by the accumulation of powder layers. One way of improvement would be to integrate a compaction of the powder before sintering.

The objective of this work is to develop a sequential compaction system for the studied process. This development is a first in the field. First of all, research on the technology and its needs has been carried out. Combined with the knowledge of the various techniques of treatment of materials, the specifications were drawn up. The design and development of the compaction system led to a complete solution that could be integrated into the Aerosint deposition machine. Finally, analyses of the operation, risks and realization of the system were carried out.

Thanks to this project, Aerosint’s innovative technology will be able to produce parts with a higher density, especially titanium parts for the medical prosthesis field.