L'impression 3D en Inconel est un procédé de fabrication de pointe permettant de produire, à l'aide de technologies additives, des composants en superalliage de nickel résistants à la corrosion et aux températures élevées. Bien qu'il existe plusieurs méthodes additives, la fabrication additive par arc électrique (WAAM) est spécialement conçue pour la production de pièces en Inconel de grande taille, proches de leur forme finale, pouvant atteindre plusieurs mètres.
Pour les secteurs stratégiques tels que l'aérospatiale, l'énergie , ou encore le pétrole et le gaz, la capacité à produire rapidement des composants de grande taille en superalliage à base de nickel sans avoir à subir les longs délais de fabrication en fonderie constitue un avantage considérable pour la chaîne d’approvisionnement. Ce guide présente les nuances spécifiques d’Inconel imprimées par MX3D (Inconel 625 et 718), le procédé avancé WAAM et les traitements thermiques post-soudage nécessaires, les propriétés mécaniques détaillées, ainsi que la marche à suivre pour commander avec succès des pièces lourdes en Inconel à la demande.
L'Inconel peut-il être imprimé en 3D ?
L'Inconel peut être imprimé en 3D avec succès à l'aide de plusieurs procédés industriels de fabrication additive. Cependant, le choix de la technologie détermine la taille et la rentabilité du composant final.
Les systèmes de fusion sur lit de poudre sont particulièrement adaptés à l'impression de composants en Inconel de petite taille et très complexes, présentant des détails internes fins. Cependant, lorsque l'ingénierie structurelle nécessite des composants de grande taille, la technologie du lit de poudre se heurte à des limites fondamentales liées à la petite taille des chambres à vide et au coût astronomique des poudres de superalliages atomisées.
La fabrication additive par arc électrique robotisé (WAAM) résout ce problème en dissociant le volume d'impression de l'enceinte fixe de la machine. Le WAAM utilise un bras robotique industriel multiaxial pour faire fondre du fil de soudage Inconel standard, qu’il dépose couche par couche afin de construire de grandes pièces structurelles. L’Inconel étant une matière première extrêmement coûteuse, l’usinage soustractif traditionnel à partir de billettes forgées entraîne un énorme gaspillage financier. Le dépôt « near-net-shape » (forme proche de la forme finale) du WAAM améliore considérablement le rapport « buy-to-fly » (rapport entre le coût d’achat et la valeur d’exploitation), en n’imprimant que la géométrie requise et en minimisant le gaspillage d’alliages de nickel onéreux.
Tous nos superalliages au nickel sont soumis à des essais mécaniques rigoureux et à un contrôle qualité rigoureux ; vous pouvez consulter l'intégralité de notre spécifications et certifications des matériaux WAAM pour en savoir plus.
Impressions 3D en Inconel de différentes nuances
MX3D concentre sa production exclusivement sur les deux superalliages de nickel les plus éprouvés et les plus couramment utilisés dans l'industrie lourde.
Inconel 625 (UNS N06625)
L'Inconel 625 est un alliage de nickel-chrome-molybdène exceptionnellement polyvalent, réputé pour son excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation. Il conserve une excellente résistance à la fatigue structurelle sur une large plage de températures (de la cryogénie jusqu'à 980 °C). Grâce à sa grande soudabilité et à sa résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux ions chlorure, l'Inconel 625 déposé par le procédé WAAM est le choix standard pour les équipements maritimes, les plateformes offshore et les environnements de traitement chimique agressifs.
Inconel 718 (UNS N07718)
L'Inconel 718 est un superalliage de nickel à haute résistance, durcissant par précipitation. Bien qu'il présente, à l'instar de l'alliage 625, une excellente résistance à la corrosion, il est spécialement conçu pour garantir une stabilité structurelle à des températures extrêmement élevées. Il conserve une résistance exceptionnelle à la traction, à la fatigue et à la rupture par fluage jusqu'à 700 °C. C'est pourquoi l'Inconel 718 déposé par le procédé WAAM est très souvent prescrit pour les composants critiques du secteur de l'énergie, les pièces de turbines à gaz et les structures aérospatiales .
Inconel 625 vs 718
Lors du choix d'un superalliage au nickel destiné à la production à grande échelle par WAAM, la décision dépend du principal risque de défaillance lié à l'environnement d'exploitation :
Optez pour l'Inconel 625 lorsque votre composant est exposé à une corrosion aqueuse extrême, à des environnements marins agressifs ou à une dégradation chimique, et nécessite une soudabilité supérieure.
Optez pour l'Inconel 718 lorsque votre composant nécessite une limite d'élasticité structurelle maximale à haute température, une résistance exceptionnelle au fluage et est destiné à fonctionner sous des contraintes mécaniques extrêmes.
WAAM Inconel : Procédé et traitement thermique
L'impression 3D de superalliages de nickel nécessite une gestion thermique rigoureuse. Le procédé WAAM utilise des fils-matières de qualité aérospatiale standard (tels que ceux répondant aux spécifications AMS) et dépose le matériau à des débits hautement contrôlés. Alors que le WAAM permet généralement de déposer des métaux à un débit de 2 à 8 kg/h, le dépôt d'Inconel est souvent soigneusement géré dans le respect de paramètres thermiques spécifiques afin d'éviter la fissuration à chaud et de maîtriser l'anisotropie microstructurale inhérente aux alliages de nickel.
L'importance du traitement thermique après le WAAM
Pour exploiter pleinement le potentiel mécanique de l'Inconel imprimé en 3D, un traitement thermique spécifique après soudage (PWHT) est nécessaire :
Pour l’Inconel 718 : L’Inconel 718 tel qu’il est imprimé nécessite un traitement thermique rigoureux en plusieurs étapes (recuit de mise en solution suivi d’un double vieillissement). Ce processus entraîne la précipitation des phases microstructurales essentielles gamma prime ($\gamma’$) et gamma double-prime ($\gamma”$), qui sont entièrement responsables de la résistance à très haute température de l’alliage. Sans cette étape, le matériau ne répondra pas aux normes structurelles aérospatiales.
Pour l'Inconel 625 : Comme l’Inconel 625 tire sa résistance du durcissement par solution solide (grâce au molybdène et au niobium) plutôt que du durcissement par précipitation, il ne nécessite souvent qu’un cycle standard de détente ou de recuit pour homogénéiser la microstructure issue du procédé WAAM.
Propriétés mécaniques et propriétés à haute température
Lorsqu’il est correctement contrôlé à l’aide de notre logiciel MetalXL et soumis aux traitements thermiques appropriés, l’Inconel déposé par le procédé WAAM atteint des propriétés mécaniques qui égalent ou dépassent largement celles de l’Inconel moulé, et se rapprochent fortement des références établies pour les matériaux forgés.
Tests de performance mécaniques validés
| Nuance de matériau | État | Résistance à la traction (UTS) | 0,2 % de limite d'élasticité | Allongement (%) | Avantage principal |
| Inconel 625 (alliage NiCrMo-3) | Tel qu'imprimé / Recuit | ~750 MPa | ~420 MPa | environ 35 à 40 % | Résistance supérieure à la corrosion |
| Inconel 718 | Recuit et vieillissement en solution | ~1 300 MPa | ~1 050 MPa | environ 15 à 20 % | Résistance structurelle à haute température |
Remarque : les propriétés spécifiques varient en fonction de la géométrie de la pièce, de la stratégie de dépôt et des traitements thermiques précis appliqués. Le comportement au fluage à haute température de l’Inconel 718 témoigne d’une grande stabilité, ce qui le rend adapté à une exposition prolongée dans les applications énergétiques.
Applications
Comme la technologie WAAM permet de fabriquer des composants de grande taille en Inconel sans avoir recours à des moules de fonderie sur mesure, elle connaît un essor rapide dans les secteurs qui ont besoin d'alliages hautement performants.
Pétrole et gaz : Fabrication de grands collecteurs sous-marins résistants à la corrosion, de corps de vannes lourds et de dispositifs anti-éruption conçus pour résister aux fluides corrosifs. En savoir plus sur l'impression 3D dans le secteur du pétrole et du gaz.
Aérospatiale : Fabrication de supports de moteurs de grande taille, de composants d'échappement pour la partie chaude et de supports structurels, lorsque les températures élevées compromettent les aciers standard.
Énergie et production d'électricité : Fabrication de composants de turbines lourds et de collecteurs haute température destinés aux centrales électriques de pointe et aux installations nucléaires.
Traitement chimique : Construction de cuves de réaction et de boîtiers d'échangeurs thermiques à grande échelle nécessitant la résistance chimique de l'Inconel 625.
Comment commander une pièce en Inconel
Avec MX3D, la transition de votre chaîne d'approvisionnement, passant de pièces forgées aux délais de livraison longs à une production robotisée à la demande, est un processus simple. Pour lancer une demande de production « à la demande », notre équipe d'ingénieurs a besoin des éléments suivants :
Géométrie numérique : Fichier CAO natif définissant les limites exactes et les cotes de la forme quasi-finale du composant.
Spécifications techniques : Choix entre l’Inconel 625 et l’Inconel 718 en fonction de votre environnement d’exploitation en termes de température et de corrosion.
Certification et assurance qualité : Identification des normes réglementaires requises (telles que les spécifications ASME, DNV ou AMS) et des contrôles non destructifs requis pour les pièces WAAM .
Foire aux questions
L'Inconel peut-il être imprimé en 3D ?
Oui. Alors que les systèmes à lit de poudre permettent d'imprimer de petites pièces en Inconel, la fabrication additive par arc électrique avec fil (WAAM) est utilisée pour imprimer en 3D de grands composants en Inconel, de l'ordre du mètre, à l'aide d'un fil de soudage industriel standard, offrant ainsi une solution très économique pour l'industrie lourde.
Quelle est la différence entre l'Inconel 625 et l'Inconel 718 ?
L'Inconel 625 présente une excellente soudabilité et est optimisé pour offrir une résistance extrême à la corrosion et à l'oxydation dans les environnements marins et chimiques. L'Inconel 718 est un alliage durci par précipitation conçu pour offrir une limite d'élasticité structurelle et une résistance au fluage maximales à haute température ; il est généralement utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale et de la production d'énergie.
Quelles sont les propriétés de l'Inconel imprimé en 3D ?
Lorsqu’il est déposé par le procédé WAAM et soumis à un traitement thermique approprié, l’Inconel imprimé en 3D atteint une intégrité mécanique exceptionnelle. L’Inconel 718 vieilli peut dépasser les 1 300 MPa de résistance à la traction, tandis que l’Inconel 625 recuit offre une résistance supérieure à 750 MPa associée à un allongement très ductile (35 à 40 %), rivalisant ainsi avec les propriétés des matériaux moulés et forgés traditionnels.
À quoi sert l'Inconel ?
L'Inconel est réservé aux environnements industriels les plus exigeants. Parmi ses applications typiques, on peut citer les composants de moteurs et de systèmes d'échappement aérospatiaux, les collecteurs sous-marins pour l'exploitation pétrolière et gazière, les turbines de production d'énergie à haute température et les cuves destinées aux traitements chimiques agressifs.
Pour en savoir plus
Pour avoir un aperçu plus complet de nos capacités en matière de fabrication robotisée, consultez le guide WAAM ou découvrez l’ensemble de nos matrice des matériaux et des certifications WAAM .
