Soutenance d’HDR Bruno COURANT – “Contribution à la maîtrise des procédés de dépôts laser par projection et lit de poudre.”

Le 1er avril 2016, Bruno Courant, Maître de Conférences à l’IUT de Saint Nazaire, membre de l’équipe E3M du GeM, présentera ses travaux lors de sa soutenance d’Habilitation à Diriger des Recherches.

RÉSUMÉ:

Contribution à la maîtrise des procédés de dépôts laser par projection et lit de poudre.
Simulations – Expériences

Depuis la réalisation des premiers lasers dans les années 1960, cette technologie n’a cessé de progresser en terme de diversité des longueurs d’onde, de puissance, de qualité du faisceau, de rendement, d’encombrement…, permettant un nombre toujours croissant d’applications. Les lasers participent actuellement à une révolution industrielle par la mise au point et le développement de la fabrication additive de pièces métalliques. Cette nouvelle manière de réaliser des pièces, couche par couche par dépôts successifs, permet de passer très rapidement de la phase de conception du produit à la phase de réalisation de pièces fonctionnelles « sur mesure » (Customisation de masse). Les procédés reposant sur cette méthode sont également appréciés en raison de la complexité géométrique des pièces pouvant être fabriquées, en particulier concernant la structure interne, pouvant inclure des gradients de propriétés pour optimiser les propriétés de la pièce en fonction des sollicitations locales. Les problèmes à résoudre sont cependant nombreux : présence de porosités, continuité du dépôt laser, fissures, grains de poudre non fondus, microstructure non contrôlée à cause des forts gradients de température, contrôle de la géométrie…

Ces travaux de recherche concernent la thématique des dépôts par laser, en partant du traitement de surface avec pré-dépôt de poudre jusqu’à la fabrication additive par projection laser.
Une partie de ces travaux porte sur l’analyse d’essais expérimentaux : Géométrie des zones fondues et affectées thermiquement, étude des microstructures obtenues, mesures de dureté, essais tribologiques… Du point de vue traitement de surface, les applications possibles de ces travaux sont l’augmentation superficielle de dureté ou l’amélioration du comportement tribologique de la pièce traitée grâce à l’abaissement du coefficient de frottement sous l’effet bénéfique d’une couche superficielle autolubrifiante. Concernant les dépôts par laser, les applications visées sont la fabrication de pièces avec une géométrie optimisée grâce à la maîtrise de la géométrie des cordons.
La seconde partie concerne le développement de modélisations et de simulations pour approfondir l’étude de ces procédés. Cela va de modèles simplifiés, permettant des simulations semi-analytiques pour l’obtention très rapide de résultats, à des modèles plus complexes associés à la méthode des éléments finis. La confrontation simulations-expériences permet de valider les simulations et d’avoir accès au champ de température dans le matériau. La maîtrise du champ de température est le passage obligé pour le contrôle de la microstructure et des contraintes résiduelles dans la pièce.

Mots-clés : Dépôt laser, projection laser, traitement de surface, laser, simulation, tribologie.

JURY:

Rapporteurs :

Philippe BERTRAND, Professeur des Universités, Ecole National d’Ingénieurs de Saint-Etienne
Muriel CARIN, Maître de Conférences HDR, Université Bretagne Sud
Dominique GREVEY, Professeur des Universités, Université de Bourgogne Franche-Comté

Examinateurs :

Christian CODDET, Professeur des Universités, Université Technologique de Belfort Montbéliard
Frédéric JACQUEMIN, Professeur des Universités, Université de Nantes
Ronald GUILLEN, Professeur des Universités, Université de Nantes
Wolfgang KNAPP, Docteur, Fraunhofer ILT