Quelle précision dimensionnelle et rugosité de surface pour les pièces Inconel DMLS ?

Du point de vue de l’ingénierie, la précision et la rugosité de surface atteignables pour les pièces Inconel fabriquées par DMLS dépendent du fait qu’elles soient utilisées « telles qu’imprimées » ou combinées à un usinage de précision en aval. Dans nos processus, nous considérons le frittage laser direct de métal (DMLS) comme une méthode de production quasi-nette, puis nous finissons les zones critiques à l’aide de services d’usinage CNC pour superalliages afin que les composants Inconel répondent aux tolérances requises par les industries aéronautique et énergétique.

Précision géométrique à l’état brut pour l’Inconel DMLS

Avec des paramètres de fabrication bien calibrés, les pièces Inconel DMLS « as-built » atteignent généralement des tolérances dimensionnelles de l’ordre de ±0,1 à ±0,2 mm sur 100 mm, à condition qu’une bonne stratégie de support et une gestion thermique efficace soient employées. Les petits détails tels que les nervures, les structures en treillis et les canaux de refroidissement peuvent être reproduits jusqu’à environ 0,3–0,5 mm, mais les parois fines et les éléments longs et élancés sont plus sensibles à la déformation.

L’accumulation de chaleur et les contraintes résiduelles peuvent provoquer une légère courbure ou une déformation en « banane » sur les sections fines et allongées. Pour y remédier, nous prévoyons une surépaisseur d’usinage sur les faces d’étanchéité, les brides et les alésages, et orientons les pièces dans la chambre de fabrication pour minimiser les surplombs. Pour les composants critiques de turbines, de chambres de combustion ou de collecteurs dans les secteurs de l’aéronautique ou de la production d’énergie, cette approche garantit que les tolérances finales dépendent de l’opération de finition plutôt que des écarts bruts issus du DMLS.

Rugosité de surface à l’état brut et exigences fonctionnelles

À l’état brut, les surfaces Inconel issues du DMLS sont relativement rugueuses en raison des particules partiellement frittées et de l’effet de « marches ». Les valeurs typiques de rugosité Ra varient de 8 à 15 μm sur les surfaces verticales et inclinées, les surfaces supérieures étant légèrement plus lisses et les zones sous-dépôts ou en surplomb plus rugueuses. Pour les canaux internes, cette rugosité peut être bénéfique en améliorant le transfert thermique dans certaines conceptions ; cependant, elle est inacceptable pour les faces d’étanchéité, les portées de roulements ou les surfaces de dosage critiques.

Lorsque nous devons améliorer la qualité de surface, nous prévoyons une matière supplémentaire pour la finition par enlèvement ou appliquons des traitements localisés. Il est essentiel de préciser sur les plans quelles surfaces peuvent rester « telles qu’imprimées » et lesquelles doivent être finies au niveau « usiné », afin d’assurer une planification claire du processus dès le départ.

Tolérances serrées grâce à l’usinage CNC et au meulage

Pour atteindre des tolérances serrées et une faible rugosité, nous combinons régulièrement le DMLS avec de l’usinage de précision et, lorsque cela est approprié, des services de meulage CNC. Après détente thermique et souvent pressage isostatique à chaud, les alésages, brides et interfaces critiques sur des alliages tels que l’Inconel 718 sont usinés avec des tolérances de l’ordre de ±0,01 à ±0,02 mm pour les éléments standards, et encore plus serrées sur des repères courts.

En termes de finition de surface, le tournage, le fraisage et le meulage permettent couramment d’obtenir des valeurs Ra de 0,8 à 1,6 μm sur les surfaces fonctionnelles. Pour les surfaces d’étanchéité hautes performances ou les portées rotatives, le meulage fin et la superfinition peuvent abaisser la rugosité en dessous de Ra 0,4 μm. Lorsque la géométrie le permet, nous complétons l’usinage par un polissage contrôlé selon les méthodes décrites dans nos directives de polissage de pièces CNC afin de réduire davantage la friction et d’améliorer la performance en fatigue.

Directives de conception et d’inspection pour les pièces DMLS de précision

Pour les concepteurs, il est essentiel de considérer le DMLS comme un procédé quasi-net : ajouter une surépaisseur d’usinage de 0,3 à 0,7 mm sur les zones de haute précision, aligner les repères critiques selon des orientations minimisant la déformation, et prévoir un accès suffisant pour les outils d’usinage CNC. En interne, nous validons la précision et la rugosité par inspection CMM sur des coupons de référence fabriqués en parallèle des pièces, ainsi que par tomodensitométrie (CT scan) lorsque la géométrie interne ou la porosité doivent être vérifiées.

En résumé, le DMLS Inconel seul offre une précision modérée et des surfaces relativement rugueuses adaptées aux prototypes fonctionnels et aux passages internes. Lorsqu’il est intégré à une chaîne de finition robuste — usinage de précision, meulage et polissage — le DMLS permet d’obtenir des pièces Inconel avec des tolérances et une qualité de surface comparables à celles des composants haute température fabriqués de manière conventionnelle.