FR3040645A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A PIECE BY SELECTIVE FUSION OR SELECTIVE FRITTAGE ON BED OF POWDER - Google Patents

Abstract

L'invention vise un procédé de fabrication d'une pièce (20) en métal, en alliage métallique ou en céramique par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, la pièce comprenant un empilement solidaire de couches de poudre fusionnées ou frittées par un faisceau énergétique, le procédé comprenant les étapes suivantes : le dépôt d'au moins une couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou d'une céramique destiné à constituer la pièce, et la fusion ou le frittage d'au moins une partie de la couche de poudre par le faisceau énergétique, les conditions de l'étape de fusion ou de frittage étant définies par un groupe de paramètres comportant : la puissance du faisceau, le diamètre du faisceau, et la vitesse de déplacement du faisceau. Les conditions de fusion ou de frittage sont modifiées pendant le procédé de fabrication en faisant varier au moins l'un desdits paramètres, ladite puissance du faisceau étant, si elle est modifiée, augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ledit diamètre du faisceau étant, s'il est modifié, diminué d'une première valeur à une deuxième valeur, ladite vitesse de déplacement du faisceau étant, si elle est modifiée, diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur, de manière à introduire localement dans la pièce des contraintes résiduelles.The invention relates to a method of manufacturing a piece (20) of metal, metal alloy or ceramic by selective melting or selective sintering on a powder bed, the part comprising a stack of powder layers fused or sintered by a energy beam, the method comprising the steps of: depositing at least one layer of powder of a metal, a metal alloy or a ceramic intended to constitute the part, and the melting or sintering of at least a part of the powder layer by the energy beam, the conditions of the melting or sintering step being defined by a group of parameters comprising: the beam power, the beam diameter, and the beam displacement speed . The melting or sintering conditions are modified during the manufacturing process by varying at least one of said parameters, said beam power being, if it is modified, increased from a first value to a second value, said diameter of said beam being, if modified, reduced from a first value to a second value, said beam moving speed being, if it is modified, decreased from a first value to a second value, so as to introduce locally into the piece of residual stresses.

Description

Arrière-plan de l'inventionBackground of the invention

La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces tridimensionnelles par un procédé du type fabrication additive, et plus précisément aux procédés de frittage sélectif ou fusion sélective sur lit de poudre. L'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement, à la fabrication de pièces pour l'aéronautique (c'est-à-dire des pièces pouvant être utilisées dans un turboréacteur propulsant un aéronef).The present invention relates to the general field of the manufacture of three-dimensional parts by a process of the additive manufacturing type, and more precisely to selective sintering or selective melting processes on a powder bed. The invention applies particularly, but not exclusively, to the manufacture of parts for aeronautics (that is to say, parts that can be used in a jet engine propelling an aircraft).

Il est aujourd'hui courant d'avoir recours à des techniques de fabrication additive pour réaliser facilement et rapidement des pièces tridimensionnelles complexes. Ces techniques de fabrication présentent de nombreux avantages par rapport aux procédés traditionnels de fonderie ou d'usinage dans la masse.It is now common to use additive manufacturing techniques to easily and quickly produce complex three-dimensional parts. These manufacturing techniques have many advantages over traditional foundry or mass machining processes.

Parmi les techniques de fabrication additive, on peut citer par exemple : la fusion sélective sur lit de poudre, ou encore le frittage sélectif sur lit de poudre, au moyen d'un laser ou d'un faisceau d'électrons (par exemple du type : « Laser Métal Déposition », « Sélective Laser Sintering », « Sélective Laser Melting », ou « Electron Beam Melting »). Dans ces procédés de fabrication, on fritte ou fusionne successivement des couches de poudre à l'aide d'un faisceau énergétique (laser ou à électrons), afin de fabriquer la pièce.Among the additive manufacturing techniques, there may be mentioned, for example: selective melting on a powder bed, or selective sintering on a powder bed, by means of a laser or an electron beam (for example of the type : "Laser Metal Deposition", "Selective Laser Sintering", "Selective Laser Melting", or "Electron Beam Melting"). In these manufacturing processes, powder layers are successively sintered or fused using an energy beam (laser or electron), in order to manufacture the part.

Certaines pièces à fabriquer peuvent présenter plusieurs parties qui seront sollicitées différemment lors de leur utilisation. Par exemple, une même pièce peut être sollicitée en fluage dans une partie, et en fatigue dans une autre partie. On cherche ainsi la microstructure optimale pour la pièce qui puisse répondre à ces deux modes de ruine. En d'autres termes, on cherche une répartition judicieuse de la microstructure en termes de taille de grains et de structure métallurgique.Some parts to manufacture may have several parts that will be solicited differently during their use. For example, the same part can be stressed in creep in one part, and fatigue in another part. We thus seek the optimal microstructure for the piece that can respond to these two modes of ruin. In other words, we seek a judicious distribution of the microstructure in terms of grain size and metallurgical structure.

Pour assurer une bonne tenue en fluage de la pièce, on cherche à obtenir une microstructure comportant des grains de taille plus importante, alors que pour assurer une bonne tenue en fatigue, des grains plus petits sont préférables. En effet, une déformation en fluage se produit à cause de glissements au niveau des joints de grains, l'augmentation de la taille des grains permet de réduire le nombre de joints de grain et leur longueur cumulée. A l'inverse, pour réduire la propagation d'une fissure, on cherche à augmenter le nombre de joints de grains en réduisant leur taille.To ensure a good creep resistance of the part, it is sought to obtain a microstructure having grains of larger size, while to ensure good fatigue performance, smaller grains are preferable. Indeed, creep deformation occurs because of grain boundary slips, increasing grain size reduces the number of grain boundaries and their cumulative length. Conversely, to reduce the propagation of a crack, it is sought to increase the number of grain boundaries by reducing their size.

Lorsqu'une pièce est réalisée par frittage sélectif ou fusion sélective sur lit de poudre, la microstructure peut être adaptée lors d'un traitement thermique réalisé après fabrication de la pièce. Les conditions de ce traitement thermique vont permettre de contrôler la microstructure de façon homogène dans l'ensemble de la pièce. Plus précisément, la durée et la température d'un tel traitement vont permettre de faire grossir les grains dans toute la pièce.When a part is produced by selective sintering or selective melting on a powder bed, the microstructure can be adapted during a heat treatment performed after manufacture of the part. The conditions of this heat treatment will allow to control the microstructure homogeneously throughout the room. More precisely, the duration and the temperature of such a treatment will make it possible to enlarge the grains throughout the room.

Cependant, les procédés de fabrication actuels ne permettent pas de maîtriser les différentes tailles de grains au sein d'une même pièce, et donc d'optimiser sa tenue au fluage ou à la fatigue de façon locale. Il existe ainsi un besoin pour disposer d'un procédé de fabrication par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, qui permette d'obtenir des microstructures différentes au sein d'une même pièce.However, the current manufacturing processes do not allow to control the different grain sizes within the same room, and thus optimize its resistance to creep or fatigue locally. There is thus a need for a process for manufacturing by selective melting or selective sintering on a powder bed, which makes it possible to obtain different microstructures within the same part.

Objet et résumé de l'inventionObject and summary of the invention

La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce en métal, en alliage métallique ou en céramique par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, la pièce comprenant un empilement solidaire de couches de poudre fusionnées ou frittées par un faisceau énergétique, le procédé comprenant les étapes suivantes : le dépôt d'au moins une couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou d'une céramique destiné à constituer la pièce, et la fusion ou le frittage de la couche de poudre par le faisceau énergétique, les conditions de l'étape de fusion ou de frittage étant définies par un groupe de paramètres comportant : la puissance du faisceau, le diamètre du faisceau, et la vitesse de déplacement du faisceau, caractérisé en ce que les conditions de fusion ou de frittage sont modifiées pendant le procédé de fabrication en faisant varier au moins l'un desdits paramètres, ladite puissance du faisceau étant, si elle est modifiée, augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ledit diamètre du faisceau étant, s'il est modifié, diminué d'une première valeur à une deuxième valeur, ladite vitesse de déplacement du faisceau étant, si elle est modifiée, diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur, de manière à introduire localement dans la pièce des contraintes résiduelles.The main purpose of the present invention is therefore to overcome such drawbacks by proposing a method of manufacturing a piece of metal, metal alloy or ceramic by selective melting or selective sintering on a powder bed, the part comprising a stack of layers of powder fused or sintered by an energy beam, the method comprising the steps of: depositing at least one layer of powder of a metal, a metal alloy or a ceramic intended to constitute the part, and the melting or sintering of the powder layer by the energy beam, the conditions of the melting or sintering step being defined by a group of parameters comprising: the beam power, the beam diameter, and the traveling speed of the beam, characterized in that the melting or sintering conditions are modified during the manufacturing process by varying at least one of said parameters, said beam power being, if it is changed, increased from a first value to a second value, said beam diameter being, if modified, decreased from a first value to a second value, said speed of the displacement of the beam being, if it is modified, reduced by a first value to a second value, so as to introduce residual stresses locally into the piece.

Le procédé selon l'invention diffère des procédés de l'art antérieur en ce qu'on fait varier les paramètres de fabrication au cours du procédé, d'une couche à l'autre mais aussi au cours du dépôt d'une même couche, afin d'introduire des contraintes résiduelles dans certaines parties de la pièce. Pour introduire ces contraintes résiduelles, on modifie les paramètres du faisceau énergétique afin d'augmenter l'énergie volumique qui est introduite dans une partie de la pièce au moment de la fusion ou du frittage. Ces contraintes locales sont équivalentes à une énergie supplémentaire qui est stockée dans le matériau au moment de la fabrication de la pièce.The method according to the invention differs from the processes of the prior art in that the manufacturing parameters are varied during the process, from one layer to another but also during the deposition of the same layer, to introduce residual stresses in certain parts of the room. To introduce these residual stresses, the parameters of the energy beam are modified in order to increase the energy density that is introduced into a part of the part at the time of melting or sintering. These local stresses are equivalent to additional energy that is stored in the material at the time of manufacture of the part.

Lorsque les paramètres sont modifiés de façon à introduire plus d'énergie dans une partie de la pièce sous la forme de contraintes résiduelle, cette partie présentera, après traitement thermique, des grains de taille plus importante que les parties de la pièce dans lesquelles ces contraintes résiduelles sont moindres. En effet, l'énergie nécessaire à la croissance des grains dans la partie comprenant des contraintes résiduelles sera moindre que dans une partie où les contraintes résiduelles sont plus faibles.When the parameters are modified so as to introduce more energy into a part of the part in the form of residual stresses, this part will have, after heat treatment, grains of larger size than the parts of the part in which these constraints residuals are lower. Indeed, the energy required for the growth of the grains in the part comprising residual stresses will be less than in a part where the residual stresses are lower.

En d'autres termes, avec un procédé selon l'invention, il est possible de créer au sein d'une même pièce, des zones comportant des grains de taille importante, et des zones comportant des grains de taille réduite. Par conséquent, il est désormais possible d'augmenter la tenue au fluage dans certaines parties de la pièce, tout en augmentant la tenue à la fatigue dans d'autres parties de la pièce.In other words, with a method according to the invention, it is possible to create within the same room, areas with large grains, and areas with small grains. Therefore, it is now possible to increase creep resistance in some parts of the room, while increasing the fatigue strength in other parts of the room.

Le procédé est avantageux en ce qu'il permet de bénéficier des avantages associés à un procédé de fabrication additive, tout en permettant de conférer à une pièce des propriétés mécaniques différentes dans plusieurs parties de celle-ci en modifiant les paramètres de fabrication.The method is advantageous in that it makes it possible to benefit from the advantages associated with an additive manufacturing process, while making it possible to confer on a part different mechanical properties in several parts thereof by modifying the manufacturing parameters.

Dans certains exemples de réalisation, les conditions de fusion ou de frittage sont modifiées pendant le procédé de fabrication en faisant varier deux paramètres.In certain exemplary embodiments, the melting or sintering conditions are modified during the manufacturing process by varying two parameters.

Dans ce cas, les deux paramètres à faire varier peuvent être la puissance du faisceau et la vitesse de déplacement du faisceau, ladite puissance du faisceau étant augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ladite vitesse de déplacement du faisceau étant diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur.In this case, the two parameters to be varied may be the beam power and the beam displacement speed, said beam power being increased from a first value to a second value, said beam displacement speed being decreased by a first value at a second value.

En variante, les deux paramètres à faire varier peuvent être la puissance du faisceau et le diamètre du faisceau, ladite puissance du faisceau étant augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ledit diamètre du faisceau étant diminué d'une première valeur à une deuxième valeur.As a variant, the two parameters to be varied may be the beam power and the beam diameter, said beam power being increased from a first value to a second value, said beam diameter being decreased from a first value to a first value. second value.

Le groupe de paramètres peut comporter en outre une épaisseur d'une couche de poudre, ladite épaisseur d'une couche de poudre étant diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur pendant le procédé de fabrication.The parameter group may further comprise a thickness of a powder layer, said thickness of a powder layer being decreased from a first value to a second value during the manufacturing process.

Le groupe de paramètres peut comporter en outre une stratégie de balayage du faisceau, ladite stratégie de balayage du faisceau étant modifiée pendant le procédé de fabrication de la pièce, ladite stratégie de balayage du faisceau étant choisie parmi : bandes, damier. Par une stratégie de type bandes (ou « stripe »), on entend que le balayage d'une couche s'effectue par une succession de lignes parallèles. Par une stratégie de type damier (ou « chess »), on entend que le balayage d'une couche forme un damier, une case du damier présentant des bandes parallèles dans une première direction, une autre case voisine du damier présentant des bandes parallèles dans une direction différente de la première (et généralement perpendiculaire à la première direction).The parameter group may further comprise a beam scanning strategy, said beam scanning strategy being modified during the part manufacturing process, said scanning strategy of the beam being selected from: bands, checkerboard. By a strip type strategy (or "stripe"), it is meant that the scanning of a layer is carried out by a succession of parallel lines. By a checker-like strategy (or "chess"), it is meant that the sweep of a layer forms a checkerboard, a checkerboard box having parallel strips in a first direction, another adjacent checkerboard box having parallel strips in a a direction different from the first (and generally perpendicular to the first direction).

Le groupe de paramètres peut comporter en outre une direction de motif, ladite direction de motif étant modifiée pendant le procédé de fabrication. Les motifs de balayage comprennent généralement des bandes parallèles, aussi bien dans la stratégie du type bandes que dans la stratégie du type damier (dans les cases du damier). Ces bandes sont orientées dans une certaine direction, et il est possible de faire varier cette direction au cours du procédé de fabrication pour introduire des contraintes résiduelles, notamment entre deux couches successives. D'autres motifs sont bien entendu envisageables.The parameter group may further comprise a pattern direction, said pattern direction being changed during the manufacturing process. Scanning patterns typically include parallel bands, both in band-type strategy and in checkerboard-style strategy (in checkerboard boxes). These strips are oriented in a certain direction, and it is possible to vary this direction during the manufacturing process to introduce residual stresses, especially between two successive layers. Other reasons are of course conceivable.

De préférence, le faisceau énergétique est un laser ou un faisceau d'électrons.Preferably, the energy beam is a laser or an electron beam.

De préférence également, le procédé comporte en outre une étape de traitement thermique de la pièce. Durant cette étape, la densification de la pièce est finalisée, et la microstructure de la pièce est contrôlée.Also preferably, the method further comprises a step of heat treatment of the part. During this step, the densification of the part is finalized, and the microstructure of the part is controlled.

Enfin, l'invention vise le procédé décrit précédemment, dans lequel la pièce à fabriquer est une pièce pour l'aéronautique. Par « pièce pour l'aéronautique » on entend une pièce pouvant être utilisée dans un turboréacteur destiné à propulser un aéronef, par exemple : une aube de turbomachine aéronautique, des secteurs d'anneaux de turbine, un disque de turbine, un système d'injection de chambre à combustion aéronautique, un composant de système d'injection aéronautique, une bride, un système de bridage, un support d'équipements moteur un capot, etc.Finally, the invention relates to the method described above, in which the part to be manufactured is a part for aeronautics. "Aeronautical part" means a part that can be used in a jet engine intended to propel an aircraft, for example: an aeronautical turbine engine blade, turbine ring sectors, a turbine disk, a turbine system injection of an aircraft combustion chamber, an aeronautical injection system component, a flange, a clamping system, a motor equipment support a hood, etc.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique d'une pièce allongée fabriquée par un procédé selon l'invention, - les figures 2 à 6A-6B sont des vues schématiques de couches composant la pièce de la figure 1 selon différents modes de réalisation de l'invention, et - la figure 7 est une vue schématique d'un disque de turbine basse pression pour turbomachine aéronautique fabriqué par un procédé selon l'inventionBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate embodiments having no limiting character. In the figures: FIG. 1 is a schematic view of an elongated piece manufactured by a method according to the invention; FIGS. 2 to 6A-6B are diagrammatic views of layers making up the part of FIG. 1 according to different modes; embodiment of the invention, and FIG. 7 is a schematic view of a low-pressure turbine disk for an aviation turbomachine produced by a method according to the invention.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

Un procédé selon l'invention va maintenant être décrit dans son application à la fabrication d'une pièce allongée 10 comprenant deux ouvertures 11 à chacune de ses extrémités (figure 1). La pièce 10 comprend ainsi deux parties 12 qui seront sollicitée en fatigue (c'est-à-dire susceptible de se fissurer à l'usage), et une partie 13 qui sera sollicitée en fluage lorsque la pièce sera utilisée. Le procédé selon l'invention permet de définir localement des microstructures différentes dans les parties 12 et 13 de la pièce, afin d'augmenter leur tenue au fluage ou à la fatigue, au cours de la fabrication de la pièce par fusion ou frittage sélectif sur lit de poudre.A method according to the invention will now be described in its application to the manufacture of an elongated piece 10 comprising two openings 11 at each of its ends (Figure 1). The part 10 thus comprises two parts 12 which will be stressed in fatigue (that is to say likely to crack in use), and a portion 13 which will be biased creep when the part will be used. The process according to the invention makes it possible locally to define different microstructures in the parts 12 and 13 of the part, in order to increase their resistance to creep or fatigue, during the manufacture of the part by selective melting or sintering on powder bed.

La pièce 10 est réalisée à partir d'un empilement vertical (selon l'axe Z) de couches 14 solidaires les unes des autres (figures 2 à 6B). Chaque couche est fabriquée, de façon connue en soi, à partir d'une couche de poudre déposée qui est ensuite fusionnée ou frittée par un faisceau énergétique (du type laser ou faisceau d'électrons par exemple). Dans l'exemple illustré, les ouvertures 11 pourront être réalisées par usinage après la fabrication de la pièce par fusion ou frittage sélectif sur lit de poudre.The part 10 is made from a vertical stack (along the Z axis) of layers 14 integral with each other (Figures 2 to 6B). Each layer is manufactured, in a manner known per se, from a layer of deposited powder which is then fused or sintered by an energy beam (of the laser or electron beam type, for example). In the illustrated example, the openings 11 may be made by machining after manufacture of the piece by melting or selective sintering on a powder bed.

La poudre peut comprendre un métal, un alliage métallique ou une céramique.The powder may comprise a metal, a metal alloy or a ceramic.

Lors de la fabrication d'une couche, le faisceau fusionne ou fritte successivement les parties 12 et 13 de la couche. Les parties 12, destinées à tenir plus efficacement en fatigue, doivent présenter une microstructure caractérisée par de petits grains. A l'inverse, la partie 13, destinée à tenir plus efficacement en fluage, doit présenter une microstructure caractérisée par des grains plus gros.During the manufacture of a layer, the beam merges or sintered successively the portions 12 and 13 of the layer. Parts 12, intended to hold more effectively in fatigue, must have a microstructure characterized by small grains. Conversely, the part 13, intended to hold more efficiently in creep, must have a microstructure characterized by larger grains.

Conformément à l'invention, un groupe de paramètres est fixé pour le faisceau énergétique lorsqu'il parcourt les parties 12 d'une couche 14. Ce groupe de paramètre comprend notamment : le diamètre du faisceau Di2, la vitesse de déplacement du faisceau vi2, et la puissance du faisceau Pi2. Les parties 12 sont fusionnées ou frittées en utilisant ce groupe de paramètres.According to the invention, a group of parameters is fixed for the energy beam as it traverses the portions 12 of a layer 14. This parameter group comprises in particular: the diameter of the beam Di2, the speed of displacement of the beam vi2, and the power of the beam Pi2. The portions 12 are fused or sintered using this group of parameters.

Puis, lorsque le faisceau parcourt la partie 13 de la couche 14, l'un au moins de ces paramètres est changé pour introduire plus de contraintes résiduelles dans cette partie, et permettre ultérieurement la formation de grains de taille plus importante. Afin d'introduire plus de contraintes dans la partie B, il faut alors choisir un nouveau diamètre de faisceau Di3<Di2 (figure 2), une nouvelle vitesse de déplacement du faisceau vi3<vi2 (figure 3), ou une nouvelle puissance du faisceau Pi3>Pi2 (figure 4). Il est à noter que le diamètre du faisceau sur les figures a volontairement été grossi pour plus de lisibilité.Then, when the beam passes through the portion 13 of the layer 14, at least one of these parameters is changed to introduce more residual stresses in this part, and subsequently allow the formation of grains of larger size. In order to introduce more constraints into the B part, it is then necessary to choose a new beam diameter Di3 <Di2 (FIG. 2), a new beam displacement speed vi3 <vi2 (FIG. 3), or a new beam power. Pi3> Pi2 (Figure 4). It should be noted that the diameter of the beam in the figures has voluntarily been enlarged for more readability.

Il est bien entendu envisageable de faire varier deux de ces paramètres simultanément, ou encore les trois simultanément. Par exemple, dans la partie 13, on peut réduire le diamètre du faisceau et réduire la vitesse de déplacement du faisceau ; ou encore augmenter la puissance du faisceau et réduire la vitesse de déplacement du faisceau.It is of course conceivable to vary two of these parameters simultaneously, or all three simultaneously. For example, in part 13, the beam diameter can be reduced and the speed of beam movement reduced; or increase the power of the beam and reduce the speed of movement of the beam.

On peut également, pour introduire des contraintes résiduelles dans la couche, faire changer la stratégie de balayage du faisceau entre les parties 12 et la partie 13. En effet, une stratégie de balayage du type bandes (ou « stripe ») permet d'introduire plus de contraintes qu'une stratégie du type damier (ou « chess »). Dans l'exemple de couche 14 illustré sur la figure 5, la stratégie est du type bandes pour la partie 13, et du type damier pour les parties 12.It is also possible, to introduce residual stresses into the layer, to change the scanning strategy of the beam between the parts 12 and the part 13. Indeed, a stripe-type scanning strategy (or "stripe") makes it possible to introduce more constraints than a checkerboard (or chess) strategy. In the example of layer 14 illustrated in FIG. 5, the strategy is of the band type for part 13, and of the checker type for parts 12.

Une rotation de motif entre deux couches successives peut également permettre d'introduire des contraintes supplémentaires au sein de la pièce. Par « motif » on entend le dessin formé par le faisceau énergétique lorsqu'il fusionne ou fritte une couche de poudre. Par « rotation de motif », on entend que l'orientation du motif change d'une couche à l'autre, c'est-à-dire que la direction ou l'orientation du motif est modifiée d'une couche à l'autre.Pattern rotation between two successive layers can also introduce additional constraints within the part. By "pattern" is meant the pattern formed by the energy beam when it fuses or sinter a layer of powder. By "pattern rotation" is meant that the orientation of the pattern changes from one layer to another, i.e. the direction or orientation of the pattern is changed from one layer to the other. other.

Les figures 6A et 6B illustrent une telle rotation de motif entre deux couches successives 14a et 14b au niveau de la partie 13, la stratégie de balayage étant du type bandes. En effet, dans la couche 14a, les bandes de la partie 13 sont parallèles à celles de la partie 12, alors que dans la couche suivante 14b, les bandes de la partie 13 sont perpendiculaires à celles de la partie 12.FIGS. 6A and 6B illustrate such pattern rotation between two successive layers 14a and 14b at the portion 13, the scan strategy being of the strip type. Indeed, in the layer 14a, the strips of the portion 13 are parallel to those of the portion 12, while in the next layer 14b, the strips of the portion 13 are perpendicular to those of the portion 12.

On notera que la rotation de motif peut également s'appliquer à des motifs obtenus à partir d'une stratégie de balayage du type damier.Note that the pattern rotation can also be applied to patterns obtained from a checker-type scan strategy.

Un procédé de fabrication selon l'invention a été décrit pour fabriquer une pièce 10 dans laquelle les paramètres du faisceau sont modifiés au sein d'une même couche, il est cependant possible de conserver les mêmes paramètres dans un ensemble de couches, et de les faire varier dans un autre ensemble de couches (comme ce sera le cas dans l'exemple décrit ci-après en référence à la figure 7).A manufacturing method according to the invention has been described to manufacture a part 10 in which the parameters of the beam are modified within the same layer, it is however possible to keep the same parameters in a set of layers, and the vary in another set of layers (as will be the case in the example described below with reference to Figure 7).

En outre, l'épaisseur de la couche peut également être modifiée entre différentes couches, ou entre différents ensembles de couches. En effet, une épaisseur de couche plus faible permettra d'introduire plus de contraintes résiduelles par rapport à une couche d'épaisseur plus importante, toutes choses égales par ailleurs.In addition, the thickness of the layer can also be varied between different layers, or between different sets of layers. Indeed, a lower layer thickness will introduce more residual stresses compared to a thicker layer, all things being equal.

Enfin, un traitement thermique est réalisé une fois que toutes les couches de la pièce ont été fusionnées ou frittées. Ce traitement thermique permet de faire grossir les grains dans la pièce. En particulier, les parties de la pièce dans lesquelles des contraintes plus importantes ont été induites présenteront une taille de grains plus importante que celles comprenant moins de contraintes. Les conditions et la durée d'un tel traitement thermique dépendent notamment du matériau et des propriétés de la poudre utilisée.Finally, a heat treatment is carried out once all the layers of the part have been fused or sintered. This heat treatment makes it possible to enlarge the grains in the room. In particular, parts of the part in which greater stresses have been induced will have a larger grain size than those with fewer stresses. The conditions and the duration of such heat treatment depend in particular on the material and the properties of the powder used.

ExempleExample

Un disque 20 de turbine basse pression de turbomachine aéronautique tel que celui représenté schématiquement sur la figure 7 a été fabriqué par un procédé de fusion sélective sur lit de poudre selon l'invention. Le disque 20 présente des trous de fixation 21, une partie 23 qui sera sollicitée en fluage lors du fonctionnement de la turbomachine, et une partie 22 qui sera sollicitée en fatigue (au niveau des trous de fixation 21 notamment).An aerospace turbine engine low-pressure turbine disk 20 such as that shown diagrammatically in FIG. 7 has been manufactured by a selective melting process on a powder bed according to the invention. The disc 20 has fastening holes 21, a portion 23 which will be biased in creep during operation of the turbomachine, and a portion 22 which will be stressed in fatigue (at the fixing holes 21 in particular).

Le disque 20 est fabriqué à partir de couches de poudre fusionnées et empilées selon l'axe Z, l'axe Z étant parallèle à l'axe du disque de turbine basse pression. La poudre utilisée dans le procédé de fabrication est identique dans tout le disque 20. La poudre présente une granulométrie moyenne de 30 pm et comprend un alliage du type NiCrigFeigNbsMos, plus connu sous le nom de Inconel® 718 (In718).The disk 20 is made from fused powder layers stacked along the Z axis, the Z axis being parallel to the axis of the low pressure turbine disk. The powder used in the manufacturing process is identical throughout the disc 20. The powder has an average particle size of 30 μm and comprises an alloy of the NiCrigFeigNbsMos type, better known under the name Inconel® 718 (In718).

Les conditions du procédé de fusion sélective sur lit de poudre dans les parties 22 et 23 de la pièce sont regroupées dans le tableau ci-dessous. On notera que les parties 22 et 23 comprennent chacune un ensemble de plusieurs couches, et que les paramètres opératoires du procédé resteront ici constants dans chacune des parties 22 et 23.The conditions of the powder bed selective melting process in parts 22 and 23 of the part are summarized in the table below. It will be noted that the parts 22 and 23 each comprise a set of several layers, and that the operating parameters of the method will remain constant in each of the parts 22 and 23.

Dans cet exemple, la partie 22 est fabriquée avant la partie 23, et les conditions du procédé varient entre ces deux parties. En effet, on augmente notamment la puissance et on réduit la vitesse de balayage en passant de la partie 22 à la partie 23, afin d'introduire plus de contraintes résiduelles dans la partie 23 que dans la partie 22. En outre, la stratégie de balayage est également modifiée entre les parties 22 et 23, passant d'une stratégie de type damier 24 à une stratégie de type bandes 25. On notera que l'épaisseur d'une couche de la partie 23 est supérieure à l'épaisseur d'une couche de la partie 22, l'augmentation de la puissance permet de compenser cette différence et d'introduire malgré tout, et grâce à la diminution de la vitesse et au changement de stratégie, des contraintes supplémentaires dans la couche 23 par rapport à la couche 22.In this example, the part 22 is manufactured before the part 23, and the conditions of the process vary between these two parts. Indeed, the power is notably increased and the scanning speed is reduced from part 22 to part 23, in order to introduce more residual stresses in part 23 than in part 22. In addition, the strategy of Scanning is also changed between parts 22 and 23, from a checker strategy 24 to a strip type strategy 25. It will be noted that the thickness of a layer of the portion 23 is greater than the thickness of the strip. a layer of the part 22, the increase in the power makes it possible to compensate for this difference and to introduce despite all, and thanks to the reduction of the speed and the change of strategy, additional stresses in the layer 23 with respect to the layer 22.

Suite à la fabrication du disque 20 par un procédé selon l'invention, le disque 20 est traité thermiquement dans un four à 1095°C pendant 2 heures (pour de l'Inconel® 718). Durant ce traitement thermique, la partie 23 subit une recristallisation plus importante que la partie 22 à cause des contraintes résiduelles introduites lors de la fabrication du disque 20. Ainsi, on obtient un disque 20 comprenant deux parties 22 et 23 ayant des microstructures différentes et lui conférant une tenue mixte à la fatigue et au fluage.Following the manufacture of the disc 20 by a method according to the invention, the disc 20 is heat-treated in an oven at 1095 ° C for 2 hours (for Inconel® 718). During this heat treatment, the part 23 undergoes a recrystallization greater than the part 22 because of the residual stresses introduced during the manufacture of the disk 20. Thus, a disk 20 is obtained comprising two parts 22 and 23 having different microstructures and conferring a combination of fatigue and creep.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce (10 ; 20) en métal, en alliage métallique ou en céramique par fusion sélective ou frittage sélectif sur lit de poudre, la pièce comprenant un empilement solidaire de couches (14, 14a, 14b) de poudre fusionnées ou frittées par un faisceau énergétique, le procédé comprenant les étapes suivantes : le dépôt d'au moins une couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou d'une céramique destiné à constituer la pièce, et la fusion ou le frittage de la couche de poudre par le faisceau énergétique, les conditions de l'étape de fusion ou de frittage étant définies par un groupe de paramètres comportant : la puissance du faisceau, le diamètre du faisceau, et la vitesse de déplacement du faisceau, caractérisé en ce que les conditions de fusion ou de frittage sont modifiées pendant le procédé de fabrication en faisant varier au moins l'un desdits paramètres, ladite puissance du faisceau étant, si elle est modifiée, augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ledit diamètre du faisceau étant, s'il est modifié, diminué d'une première valeur à une deuxième valeur, ladite vitesse de déplacement du faisceau étant, si elle est modifiée, diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur, de manière à introduire localement dans la pièce des contraintes résiduelles.1. A method of manufacturing a piece (10; 20) of metal, metal alloy or ceramic by selective melting or selective sintering on a powder bed, the part comprising a stack of layers (14, 14a, 14b) of powder fused or sintered by an energy beam, the method comprising the steps of: depositing at least one layer of powder of a metal, a metal alloy or a ceramic intended to constitute the part, and the melting or sintering the powder layer by the energy beam, the conditions of the melting or sintering step being defined by a group of parameters comprising: the beam power, the beam diameter, and the beam moving speed characterized in that the melting or sintering conditions are varied during the manufacturing process by varying at least one of said parameters, said beam power being, if modified , increased from a first value to a second value, said beam diameter being, if changed, decreased from a first value to a second value, said beam moving speed being, if changed, decreased by a first value to a second value, so as to locally introduce into the room residual stresses. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conditions de fusion ou de frittage sont modifiées pendant le procédé de fabrication de la pièce en faisant varier deux paramètres.2. Method according to claim 1, characterized in that the melting or sintering conditions are modified during the manufacturing process of the part by varying two parameters. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux paramètres à faire varier sont la puissance du faisceau et la vitesse de déplacement du faisceau, ladite puissance du faisceau étant augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ladite vitesse de déplacement du faisceau étant diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur.3. Method according to claim 2, characterized in that the two parameters to be varied are the power of the beam and the speed of displacement of the beam, said beam power being increased from a first value to a second value, said speed of beam displacement being decreased from a first value to a second value. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux paramètres à faire varier sont la puissance du faisceau et le diamètre du faisceau, ladite puissance du faisceau étant augmentée d'une première valeur à une deuxième valeur, ledit diamètre du faisceau étant diminué d'une première valeur à une deuxième valeur.4. Method according to claim 2, characterized in that the two parameters to be varied are the beam power and the beam diameter, said beam power being increased from a first value to a second value, said beam diameter being decreased from a first value to a second value. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le groupe de paramètres comporte en outre une épaisseur d'une couche de poudre, ladite épaisseur d'une couche de poudre étant diminuée d'une première valeur à une deuxième valeur pendant le procédé de fabrication.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the parameter group further comprises a thickness of a powder layer, said thickness of a powder layer being reduced from a first value to a second value during the manufacturing process. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le groupe de paramètres comporte en outre une stratégie de balayage du faisceau, ladite stratégie de balayage du faisceau étant modifiée pendant le procédé de fabrication de la pièce, ladite stratégie de balayage du faisceau étant choisie parmi : bandes, damier.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the parameter group further comprises a beam scanning strategy, said scanning strategy of the beam being modified during the manufacturing process of the part, said beam scanning strategy being selected from: bands, checkerboard. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le groupe de paramètres comporte en outre une direction de motif, ladite direction de motif étant modifiée pendant le procédé de fabrication.The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the parameter group further comprises a pattern direction, said pattern direction being changed during the manufacturing process. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le faisceau énergétique est un laser ou un faisceau d'électrons.8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the energy beam is a laser or an electron beam. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de traitement thermique de la pièce.9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it further comprises a step of heat treatment of the workpiece. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pièce à fabriquer est une pièce pour l'aéronautique.10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the part to be manufactured is a part for aeronautics.