Sintering Behavior And Mechanical Properties Of Stainless Steels Fabricated By Powder Bed Binder Jet Printing

La fabrication additive par jet de liant (Binder Jet Additive Manufacturing, BJAM) est un procédé de fabrication additive fondé sur des poudres, dans lequel un liant liquide est déposé de manière sélective sur un lit de poudre afin de former une pièce verte tridimensionnelle. Comparée aux technologies de fabrication additive basées sur le laser, la BJAM offre des cadences de production nettement supérieures (jusqu’à 100 fois plus rapides), ce qui la rend particulièrement attractive pour les applications automobiles à haut débit. Après l’impression, les composants obtenus nécessitent un traitement thermique de déliantage et de frittage afin d’atteindre la densification finale. L’étape de frittage introduit cependant des défis majeurs, notamment la présence de porosités résiduelles, un retrait volumique supérieur à 30 %, ainsi qu’un affaissement induit par la gravité à haute température, ce qui entraîne des distorsions géométriques. De plus, un comportement de frittage anisotrope apparaît en raison de l’alignement préférentiel des pores généré durant le procédé BJAM, ce qui rend le contrôle des dimensions finales et des propriétés mécaniques particulièrement complexe. Une compréhension approfondie du comportement de frittage anisotrope est donc essentielle pour permettre l’intégration fiable de la technologie de binder jetting dans les applications industrielles. Par ailleurs, cette compréhension est indispensable au développement de modèles de frittage capables d’améliorer la précision dimensionnelle et les performances mécaniques des pièces imprimées. Un autre enjeu majeur dans l’industrie automobile concerne les sollicitations à haute vitesse de déformation lors des collisions et des impacts. Les pièces fabriquées par BJAM constituent des candidates prometteuses pour répondre à cette problématique. Toutefois, les études existantes se sont principalement concentrées sur l’influence des paramètres de procédé sur les propriétés mécaniques en régime quasi-statique, tandis que le comportement dynamique et la réponse aux impacts des matériaux BJAM demeurent largement inexplorés, soulignant la nécessité d’investigations complémentaires. Les aciers inoxydables austénitiques 316L et durcissables par précipitation 17-4 PH présentent un intérêt particulier en raison de leur excellente résistance à la corrosion, de leur bon rapport résistance/masse et de leur aptitude à la fabrication, ce qui les rend adaptés aux applications automobiles et d’ingénierie avancée. Cette thèse vise à comprendre le comportement de frittage anisotrope et les défis liés à la porosité dans la fabrication additive par jet de liant, ainsi qu’à évaluer la réponse mécanique à haute vitesse de déformation des aciers inoxydables imprimés par binder jet pour des applications automobiles liées à la sécurité en cas d’impact.