Caractérisation du champ de température par ultrasons, Application à la fabrication additive par fusion sur lit de poudre

Abstract

Les procédés de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (FLLP) permettent aujourd’hui de fabriquer des composants métalliques à géométrie complexe, aux propriétés performantes. Parmi les différents paramètres impliqués dans le procédé, la température joue un rôle fondamental, car elle contrôle la fusion de la poudre, la solidification et la formation de la microstructure à partir du bain liquide. Différentes techniques existent pour mesurer la température à la surface d’une pièce, comme des mesures par pyromètres ou caméra infra-rouge. Cependant, le champ de température interne reste difficile à estimer par ces méthodes conventionnelles. L’objectif de nos travaux est d’étudier l’évolution du champ de température d’un objet en cours de construction, en proposant une technique de suivi in situ, basée sur la sensibilité des ondes élastiques à la température du milieu de propagation. Un dispositif expérimental a été développé afin de mesurer simultanément des temps de vol en impulsion-écho pendant l’élaboration d’une pièce cylindrique ainsi que températures à l’aide de thermocouples. Un modèle thermique par éléments finis a été développé afin de corréler les variations de temps de vol et de température observées au cours de la fabrication. Dans ce papier, la technique ultrasonore proposée ainsi que les mesures expérimentales réalisées sont exposées. Le modèle et la confrontation de ses résultats aux données expérimentales sont présentés.