| note
| - L’impression 3D par fusion laser sur lit de poudres (LPBF) permet d’obtenir des empreintes de moule d’injection plastique disposant de canaux de refroidissement « conformal cooling ». Ces derniers, impossibles à obtenir avec des procédés conventionnels à cause de leur géométrie trop complexe, assurent un refroidissement rapide et homogène de la pièce injectée. Actuellement, l’acier de référence pour l’impression d’empreintes de moules est le maraging 18Ni300, réputé pour sa bonne imprimabilité et pour sa capacité à durcir après traitement thermique de vieillissement. Cet acier présente toutefois quelques inconvénients : sa forte teneur en nickel le rend coûteux ; le cobalt qu’il contient peut avoir un effet délétère sur la santé en cas d’inhalation ; et il n’est pas inoxydable. Ainsi, l’objectif de cette thèse a été d’identifier de potentielles alternatives au maraging 18Ni300. Pour cela, dans un premier temps, l’imprimabilité en LPBF de huit poudres d'aciers (deux maraging inoxydables, deux martensitiques Fe-C non-inoxydables et quatre martensitiques inoxydables) a été évaluée au regard de leurs défauts internes et de surface (par tomographie aux rayons X), de leur microstructure (microscopie optique, électronique et diffraction des rayons X), et de leurs propriétés mécaniques statiques (résilience Charpy, dureté HRC). L’influence du carbone sur l’imprimabilité a également été mise en évidence grâce à la réalisation de cordons de fusion sur un échantillon à gradient de teneur en carbone. Cette étude illustre le rôle majeur de l'austénite résiduelle pour l'obtention de pièces sans fissures. Dans un deuxième temps, une fois les aciers les plus intéressants sélectionnés, l’influence de traitements thermiques après fabrication LPBF sur les microstructures et sur les propriétés mécaniques monotones (dureté, résilience, traction) et cycliques (fatigue par flexion rotative) a été évaluée.
- 3D printing by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) allows to obtain plastic injection molds with \"conformal cooling\" channels. These channels, which are impossible to obtain with conventional processes because of their complex geometry, provide rapid and homogeneous cooling of the injected part. Currently, the reference steel for mold printing is maraging 18Ni300, known for its good printability and for its ability to harden after aging heat treatment. However, this steel has some drawbacks: its high nickel content makes it expensive; its cobalt content may have a detrimental effect on health in case of inhalation; and it is not stainless. Thus, the purpose of this thesis was to identify potential alternatives to 18Ni300 maraging. To this end, the LPBF printability of eight steel powders (two maraging stainless steels, two non-inoxidizing Fe-C martensitic steels and four martensitic stainless steels) was evaluated regarding their internal and surface defects (by X-ray tomography), their microstructure (optical and electron microscopy and X-ray diffraction), and their static mechanical properties (Charpy impact toughness, HRC hardness). The influence of carbon on printability has also been highlighted through the realization of fusion beads on a sample with a carbon content gradient. This study illustrates the significant role of residual austenite in obtaining crack-free parts. In a second step, once the most promising steels were selected, the influence of heat treatments after LPBF fabrication on the microstructures and on the mechanical properties, both monotonic (hardness, impact toughness, tensile strength) and cyclic (rotating bending fatigue), was evaluated.
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