Quelles autres superalliages peuvent être imprimées avec la technologie DMLS ?
D’un point de vue ingénierie et fabrication, le frittage sélectif de métal par laser (DMLS) convient particulièrement bien au traitement d’une large gamme de superalliages haute performance, y compris au-delà des alliages à base de nickel les plus couramment cités. La capacité de cette technologie à créer des géométries internes complexes et des canaux de refroidissement conformes constitue un avantage majeur pour les composants fonctionnant dans des environnements extrêmes. Bien que notre cœur de compétence chez Neway inclue le fraisage CNC de superalliages pour la finition et la validation de ces pièces imprimées, les familles de superalliages suivantes sont régulièrement traitées en DMLS pour des applications exigeantes.
Superalliages à base de nickel (au-delà de l’Inconel)
Les superalliages à base de nickel sont les chevaux de bataille des applications DMLS à haute température, appréciés pour leur résistance mécanique exceptionnelle, leur résistance au fluage et leur résistance à l’oxydation.
Série Inconel : Alors que l’Inconel 718 est le plus courant en raison de son excellente soudabilité et de sa bonne aptitude au traitement thermique après fabrication, d’autres nuances comme l’Inconel 625 sont également fréquemment imprimées pour leur résistance supérieure à la corrosion.
Série Hastelloy : Des alliages tels que l’Hastelloy X et l’Hastelloy C-276 sont des candidats de premier plan pour le DMLS. Ils sont largement utilisés dans les secteurs de l’aéronautique et l’aviation et de la production d’énergie pour des composants nécessitant une résistance exceptionnelle aux environnements oxydants et corrosifs à haute température.
Alliages Rene : Des alliages avancés comme le Rene 41 et le Rene 108 sont utilisés dans les zones les plus sollicitées des turbines à gaz. Leur mise en œuvre en DMLS est délicate en raison d’une forte sensibilité à la fissuration, mais elle reste réalisable avec des paramètres optimisés et nécessite souvent un traitement thermique ultérieur pour atteindre les propriétés mécaniques cibles.
Superalliages cobalt-chrome
Cette famille de superalliages est réputée pour son exceptionnelle résistance à l’usure, sa biocompatibilité et sa résistance à haute température, dépassant souvent les alliages à base de nickel au-dessus de 1000 °C.
Alliages Stellite : Les alliages cobalt-chrome de la famille Stellite (par ex. Stellite 6 et Stellite 21) sont idéaux pour des composants imprimés en DMLS soumis à une usure sévère, au grippage et à des températures élevées, tels que les sièges de soupapes, les aubes de turbine et certains implants médicaux.
Orientation application : Leur principal domaine d’utilisation en DMLS concerne les dispositifs médicaux comme les implants orthopédiques et les prothèses dentaires, ainsi que des pièces d’usure critiques dans l’industrie pétrolière et gazière.
Alliages à base de métaux réfractaires
Pour les applications aux températures les plus extrêmes, les superalliages à base de métaux réfractaires sont le matériau de choix.
Alliages de titane : Bien qu’ils ne soient pas toujours classés comme « superalliages », les alliages de titane à haute résistance tels que le Ti-6Al-4V sont largement utilisés en DMLS pour les secteurs de l’aéronautique et du médical, où un rapport résistance/masse élevé et la biocompatibilité sont essentiels.
Autres alliages réfractaires : Des alliages à base de molybdène, de tantale et de tungstène peuvent également être mis en œuvre par DMLS. Ils sont généralement réservés à des applications spécialisées, comme les tuyères de fusée, les composants de fours et d’autres environnements à très haute température, même si leur mise en œuvre est plus complexe et moins courante.
Post-traitements critiques des superalliages DMLS
À l’état brut d’impression, une pièce en superalliage réalisée par DMLS contient souvent des contraintes résiduelles et peut ne pas satisfaire aux exigences finales en matière de dimensions ou d’état de surface. Le post-traitement fait donc partie intégrante du flux de fabrication.
Traitement thermique de détente : Il s’agit d’une première étape obligatoire pour éviter la déformation ou la fissuration lors du retrait des supports ou lors des opérations d’usinage ultérieures.
Pressage isostatique à chaud (HIP) : Pour les composants critiques dans les industries aéronautique et médicale, le HIP est utilisé pour fermer la micro-porosité interne, améliorant ainsi la durée de vie en fatigue et la ténacité à la rupture.
Traitement de mise en solution et de vieillissement : La plupart des superalliages durcis par précipitation, comme l’Inconel 718, nécessitent des traitements thermiques de mise en solution et de vieillissement spécifiques pour atteindre leurs propriétés mécaniques optimales.
Usinage CNC : Les interfaces critiques, les filetages et les surfaces d’étanchéité exigent presque toujours un usinage de précision afin d’atteindre des tolérances serrées et l’état de surface requis, tel qu’un état de surface brut d’usinage (« as-machined ») ou meilleur.
Amélioration de surface : Des procédés tels que l’électropolissage peuvent améliorer la douceur de surface et la résistance à la corrosion, tandis que le tumbling est efficace pour l’ébavurage. Pour les environnements extrêmes, des revêtements thermiques peuvent être appliqués.
