25 juin 2025 2025-06-25
Résumé
Le procédé de fabrication additive par dépôt direct d’énergie avec poudre métallique (DED-LP) est principalement utilisé pour l’ajout de fonctions sur des pièces existantes ainsi que pour de la réparation. Toutefois, ce procédé permet également la fabrication de composants de grandes dimensions avec des vitesses de dépôt nettement supérieures à celles d’autres procédés de fabrication additive métallique (FAM). Les structures architecturées métalliques suscitent un intérêt croissant, notamment en raison de leurs capacités d’absorption d’énergie. Cependant, malgré son potentiel, le procédé DED-LP reste peu étudié pour la fabrication de telles structures, en raison de sa précision dimensionnelle et de son état de surface inférieurs à ceux possible par d’autres procédés de FAM.
Cette thèse se concentre sur le procédé DED-LP pour la fabrication de structures architecturées métalliques, destinées à des applications d’absorption d’énergie soumises à des sollicitations dynamiques. La première étape consiste à développer des stratégies de fabrication par DED-LP permettant de produire des structures architecturées de grande échelle avec des géométries complexes. Trois motifs de remplissage (Kagome, Carré et Auxétique) avec différents niveaux de tortuosité des parois verticales, sont étudiés. L’objectif est de mieux comprendre l’influence des configurations géométriques sur le comportement mécanique de ces structures, en particulier en termes de capacité d’absorption d’énergie et de mécanismes de déformation. L’étude couvre des sollicitations quasi-statiques, intermédiaires (~6 m/s) et à grande vitesse (~300 m/s) à travers des essais d’indentation, d’impact dynamique et de balistique. En parallèle, certaines structures sont fabriquées par le procédé de fusion sur lit de poudre (LPBF) afin de comparer l’effet du procédé de FAM utilisé.
Les résultats expérimentaux montrent que certains motifs et niveaux de tortuosité favorisent des mécanismes de déformation axisymétriques, améliorant la dissipation d’énergie, tandis que d’autres géométries présentent des modes d’effondrement différents. L’effet du type de sollicitation (locale ou répartie) et de la vitesse de déformation est également mis en évidence, montrant que les géométries des structures ainsi que le choix du procédé de FAM sont des leviers d’optimisation des performances. Ces résultats contribuent au développement de structures architecturées à l’échelle industrielle pour des applications soumises à des impacts localisés ou répartis, comme dans les secteurs de la défense ou du transport.
Ainsi, cette thèse apporte des éléments pour optimiser le procédé DED-LP en vue de la fabrication de structures architecturées métalliques, guidant ainsi le choix des motifs et des géométries en fonction des applications ciblées, telles que les impacts balistiques ou les sollicitations réparties.
