Alliage de titaneLa fusion sélective au laser (SLM) est la technologie de base dominante dans la fabrication additive par fusion sur lit de poudre métallique (PBF), et elle constitue actuellement la technologie d'impression 3D la plus mature et la plus largement industrialisée pour la production de composants complexes en alliage de titane. En utilisant un laser à fibre à haute énergie-comme source de chaleur, ce processus fait fondre sélectivement la poudre d'alliage de titane sphérique pré-déposée couche par couche pour produire directement des pièces métalliques complexes qui sont presque entièrement denses et possèdent des propriétés mécaniques comparables à-ou même supérieures à-celles des composants forgés traditionnels. Il résout efficacement les problèmes de l'industrie associés au traitement traditionnel des alliages de titane (forgeage et usinage), tels que les difficultés de fabrication élevées, la faible utilisation des matériaux et l'incapacité de produire des structures complexes.
Les alliages de titane sont notoirement « difficiles à travailler » : avec un point de fusion supérieur à 1 600 degrés, une dureté élevée et une conductivité thermique seulement-cinquième de celle de l'acier au carbone, le forgeage et l'usinage traditionnels non seulement ne parviennent pas à produire des structures complexes, mais entraînent également une utilisation pitoyable des matériaux-généralement seulement 5 % à 15 %. Cela signifie que 90 % de l'alliage de titane coûteux finit dans la ferraille, ce qui maintient les coûts à un niveau très élevé-.
Les spécifications de performances du produit sont-elles vraiment à la hauteur ? Beaucoup de gens ont l'idée préconçue que les pièces imprimées en 3D-ne sont « que du spectacle et aucune substance », mais l'alliage de titane SLM a complètement brisé ce préjugé. Les pièces produites par SLM- peuvent refroidir à des vitesses allant jusqu'à 10⁶ K/s, ce qui donne lieu à une microstructure bien plus dense que celle des pièces forgées traditionnelles et offrant intrinsèquement une résistance plus élevée. Prenons l'exemple de l'alliage de titane TC4-le plus couramment utilisé dans l'industrie- : les pièces forgées et recuites traditionnelles ont une résistance à la traction de 895 à 930 MPa et un allongement de 10 à 15 % ; En revanche, les pièces en alliage de titane SLM traitées par pressage isostatique à chaud (HIP) atteignent des résistances à la traction de 950 à 1 100 MPa et un allongement de 15 à 20 %, avec des densités supérieures à 99,9 %. Non seulement ils répondent pleinement aux normes de forgeage, mais ils les surpassent dans certaines propriétés, et les variations de performances selon les différentes orientations sont pratiquement éliminées, ce qui les rend pleinement capables de répondre aux exigences de service extrêmes des industries aérospatiale et médicale. Actuellement, la technologie SLM a dépassé la validation en laboratoire et est pleinement entrée dans la phase de déploiement industriel et d'application clinique à grande échelle. Ses applications principales répondent toutes aux « défis les plus difficiles » de la fabrication haut de gamme :
Aérospatiale : il s’agit du plus grand marché d’applications pour SLM. Les alliages de titane produits par SLM-sont utilisés dans les composants structurels du gros avion de ligne C919, les injecteurs de carburant des moteurs d'avion, les chambres de combustion des moteurs-fusées et les composants structurels légers des satellites. Il s’agit d’une technologie de base pour l’allègement et l’itération rapide des équipements aérospatiaux. Biomédical : il s’agit du domaine d’application civile le plus mature. Les articulations de hanche personnalisées, les dispositifs de fusion vertébrale et les prothèses maxillo-faciales-comportant tous des structures poreuses en alliage de titane produites via SLM-présentent des modules élastiques hautement compatibles avec l'os humain. Ces structures empêchent efficacement la protection contre le stress et favorisent l'ostéointégration, et ont déjà obtenu une application clinique généralisée. En outre, cette technologie est également utilisée à grande échelle dans les armes militaires, les équipements résistants à la corrosion-pour les opérations pétrolières et gazières en haute mer-, ainsi que les composants essentiels des voitures de course de F1 de haut niveau-.
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