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I. Introduction au CLAD :

Le CLAD est l’un des procédés les plus impressionnants (de mon avis personnel). Il consiste dans la combinaison de la vitesse de projection de la matière et l’apport de chaleur par un laser au même endroit pour venir fusionner et solidifier la poudre sous l’action de ces deux phénomènes. L’arrivée de poudre ainsi que le laser sont emportés sur une tête fixée au bout d’un bras robotisé. La poudre solide est projetée de la tête (ou buse) à très haute vitesse sur la plateforme de fabrication. Arrivant au contact de cette dernière, la poudre est fortement chauffée par la vitesse et l’impact. Le laser n’a plus qu’à apporter les quelques calories encore nécessaires pour terminer le procédé de fusion.

Fabrication d'une pièce par procédé CLAD
Zoom sur une buse de projection avec le laser au centre

II. Matière première :

Les poudres utilisées sont en générales plus grosses que celles utilisées pour les machines LPBF. Ici, la granulométrie des poudres se situe entre 50 et 150µm. Encore une fois du besoin de l’utilisateur et de la technologie utilisée. La grosse particularité de ce procédé est que grâce à la combinaison projection + laser, quasiment tous les matériaux pouvant être élaborés sous forme de poudre (atomisables) sont réalisables. Il est même possible de combiner des matériaux différents (Inox et Alu par exemple) et d’imprimer aussi des matériaux hybrides créés à base de poudres fonctionnarisées. Un autre avantage est la possibilité d’imprimer des pièces sur des pièces plus anciennes. Il est donc possible de rajouter des fonctions ou bien même procéder à des réparations de pièces .

III. Fonctionnement du CLAD :

L’ensemble du système de projection est déplacé à l’aide du bras robot afin de venir construire la pièce désirée. Durant le process, un gaz d’inertage protège la réaction de fusion/solidification de l’oxydation. Cet apport de gaz se fait au même titre que durant le procédé de soudage MIG où la torche permet de projeter du gaz autour de l’électrode.

À noter qu’un procédé similaire existe sans source de chaleur. Il est appelé ColdSpray Additive Manufacturing. La poudre est projetée comme à l’aide du process CLAD mais à des vitesses supersoniques donc beaucoup plus élevées.

Soudure MIG similaire au procédé CLAD
Opération d’assemblage par soudure MIG

Le processus en soit est assez simple et pourtant il existe de nombreuses dénominations différentes : CLAD, LENS, LMD, etc. Les différentes dénominations font référence au même procédé CLAD, seulement c’est très souvent la conception de la tête de projection qui est différente.

Cette possibilité est très intéressante pour l’armée notamment. Elle serait capable en un temps record de réparer provisoirement des équipements ou pièces lors d’opérations extérieures.

Cette combinaison de phénomènes permet aussi, lorsque les paramètres de fabrication, principalement la puissance du laser et la vitesse de projection (même si il en existe des centaines d’autres) sont optimisés, de réaliser des pièces avec une santé métallurgique excellente (autrement dit avec très peu de défauts, porosités ou inclusions). Elle permet aussi de réaliser des pièces en un temps record.

Enfin, le couplage de la tête de projection et d’un robot (ou d’un centre d’usinage 5 axes) permet de fortement réduire voir supprimer les nombre et le volume des supports de fabrication. En effet grâce aux mouvements possibles de la buse et/ou de la plateforme de fabrication, il est possible d’orienter le sens d’impression avec un angle par rapport aux couches inférieures ou à la plateforme de fabrication supprimant ce besoin de supporter les zones imprimées.

IV. Après la fabrication :

L’utilisation de poudre plus grosse entraîne en revanche un inconvénient de ce procédé, les surface obtenues ont un Ra deux à trois fois plus élevé que le procédé LPBF, autrement dit, les pièces sont plus rugueuses moins précises. La puissance générée par la projection empêche aussi la réalisation de pièces fines. En effet, le procédé d’impression risquerait de les briser ou de les endommager.

V. Conclusion :

Pour résumer, le procédé CLAD est très rapide et offre des possibilités que d’autres ne permettent pas (réparation, multi-matériaux, etc.). Réalisant des pièces avec d’excellentes propriétés mécaniques et métallurgiques. Elles sont cependant difficilement utilisables en l’état à cause de l’imprécision et de la rugosité des surfaces obtenues. Enfin, la quasi-suppression des supports permet au procédé CLAD d’être très compétitif.

Je mets souvent en opposition ce procédé CLAD avec le LPBF. Ces derniers, de part toutes ces caractéristiques, sont extrêmement complémentaires. Il est fréquent que les pièces adaptées à l’un ne le soit pas à l’autre et inversement. Autrement dit, s’il y a deux procédés à connaître parmi ceux composant la fabrication additive métallique, ce sont ceux-ci.

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