Étude de cas Fraunhofer

Pour sa thèse de master, Siegfried Bähr a choisi un lieu de travail intéressant et un projet exigeant. Le jeune scientifique voulait observer comment les poudres métalliques utilisées pour la fusion laser interagissent avec l’humidité ambiante, et ce à l’aide d’une chambre climatique (KMF 115) de BINDER. Pendant six mois, le jeune homme venu de Munich s’est mis en quête de nouveaux résultats à l’Institut Fraunhofer IGCV d’Augsbourg. Ayant exposé diverses poudres à différentes conditions climatiques, il a observé l’augmentation et la diminution de l’humidité. « Un processus qui s’est avéré ne durer que quelques minutes à chaque fois », explique Siegfried Bähr. Il voulait également découvrir s’il existait une corrélation entre l’humidité contenue dans la poudre de base et la qualité du matériau fini. Pour cela, il faut d’abord savoir comment fonctionne la fusion laser (Laser Beam Melting, LBM). Il s’agit en effet du processus le plus utilisé aujourd’hui pour la fabrication additive à la poudre métallique.

Le processus débute par l’application d’une fine couche de poudre sur une plate-forme. Un rayon laser continu trace ensuite le contour de la pièce, faisant complètement fondre la poudre qui, une fois solidifiée, forme une couche de matière rigide. La plate-forme est ensuite abaissée sur une fois l’épaisseur de cette couche, une nouvelle couche de poudre est appliquée et le rayon laser trace de nouveau le contour de la pièce. Ce procédé se poursuit jusqu’à ce que toutes les couches aient été appliquées et que la pièce finie puisse être retirée. Toutes les données de processus dont l’installation a besoin pour la fabrication (par ex. données CAO 3D) sont générées au préalable. Ce type de pièces est de plus en plus utilisé, notamment dans des industries-clés telles que l’aérospatiale ou la technologie automobile. Certains fabricants de moteurs produisent en série et utilisent des pièces élaborées par fabrication additive.

Mais avant de réaliser ses essais d’humidité dans une chambre climatique à conditions constantes de BINDER, Siegfried Bähr souhaitait d’abord découvrir les caractéristiques de son outil de travail. Il s’est alors fait la réflexion suivante : « Les enceintes BINDER sont si performantes qu’elles peuvent inclure des points de contrôle qui ne sont pas prévus normalement, comme un très faible taux d’humidité combiné à une température élevée. Même dans ces conditions, ces chambres climatiques pourraient maintenir leur climat. » Il poursuit : « Le service clientèle de BINDER m’a apporté une aide précieuse lorsque j’avais des questions. » Il mentionne également un autre atout de sa collaboration avec BINDER, à savoir une consommation d’eau très réduite. La simplicité d’utilisation de l’appareil a aussi bien aidé le jeune scientifique. « J’ai rapidement appris à maîtriser le Multi Management Software. » Pour ses recherches, Siegfried Bähr a placé les échantillons de poudre dans un récipient en aluminium qu’il a ensuite déposé sur une balance à l’intérieur de l’enceinte. La balance était positionnée sur un socle isolé des vibrations, conçu spécialement par BINDER à cet effet. En relevant la masse à des moments déterminés et par différentes conditions climatiques, Siegfried Bähr a finalement pu mettre en évidence la dynamique d’absorption de l’humidité par la poudre. Les essais du jeune scientifique ont permis d’établir quelques recommandations pour la manipulation des poudres métalliques. Ces recherches ont également permis d’acquérir une meilleure compréhension du comportement à l’humidité pendant la fusion laser. Les conclusions tirées par Siegfried Bähr lors de ses travaux à l’Institut Fraunhofer IGCV seront mises à la disposition des utilisateurs, c’est-à-dire de l’industrie.