2022/09/01

Études de cas

Benchmarking of 316L Stainless Steel Manufactured by a Hybrid Additive/Subtractive Technology

Sarafan, S.; Wanjara, P.; Gholipour, J.; Bernier, F.; Osman, M.; Sikan, F.; Soost, J.; Amos, R.; Patnaik, P.; Brochu, M. (2022). Benchmarking of 316L Stainless Steel Manufactured by a Hybrid Additive/Subtractive Technology. J. Manuf. Mater. Process. 2022, 6, 30.

Cette recherche a porté sur le traitement hybride de l’acier inoxydable 316L en utilisant le traitement laser sur lit de poudre (LPB) avec l’usinage à grande vitesse dans la même enveloppe de construction. L’évaluation comparative à quatre puissances laser (160 W, 240 W, 320 W et 380 W) a été entreprise en construisant de manière additive avec des passes d’usinage intégrées de manière séquentielle après toutes les dix couches déposées, suivie par la finition de certaines surfaces. La géométrie finale a été inspectée par rapport au modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) et a montré des écarts inférieurs à 280 µm pour les surfaces brutes et usinées, ce qui démontre la bonne efficacité du traitement hybride pour la fabrication de produits en acier inoxydable. Les valeurs arithmétiques de rugosités moyennes des surfaces imprimées, Ra (linéaire) et Sa (surface), étaient respectivement de 11,4 um et 14,9 um. En revanche, les surfaces usinées verticalement et horizontalement présentaient une rugosité nettement inférieure, avec des valeurs Ra et Sa comprises entre 0,33 µm et 0,70 µm. L’échantillon construit à 160 W contenait des défauts, soit une absence de fusion entre les couches. Cela a affecté la densité (7,84 g-cm-3), la limite d’élasticité (494 MPa), la résistance à la rupture (604 MPa), le module de Young (175 GPa) et l’allongement à la rupture (17,3 %). En revanche, à des puissances laser plus élevées, une densité quasi complète a été obtenue pour les conditions de 240 W (7,96 g-cm-3), 320 W (7,94 g-cm-3) et 380 W (7,92 g-cm-3). Ceci, combiné à la nature isolée des petits pores, a conduit à des propriétés de traction dépassant les exigences stipulées par la norme ASTM F3184-16 pour l’acier inoxydable 316L.