Chez MX3D, nous explorons continuellement de nouveaux matériaux afin d'ouvrir de plus grandes possibilités pour l'impression 3D robotisée de métal avec la fabrication additive par arc de fil (WAAM). En collaboration avec Novametal, un fournisseur de matériaux de soudage haut de gamme, nous avons récemment effectué une série complète de tests de qualification des matériaux. L'objectif est de déterminer si les alliages Novametal sélectionnés répondent aux normes mécaniques et de qualité requises pour les applications WAAM, et d'élargir notre bibliothèque de matériaux pour nos clients avec les systèmes M1/MX Metal AM.
Cette publication présente les résultats de cette campagne d'essais, couvrant la résistance à la traction, la résistance à l'impact et la performance de pliage pour deux alliages à haute performance : l'aluminium ER5183 et l'alliage de nickel NiCrMo-3.
Aperçu des matériaux : Pourquoi ces alliages ?
Le WAAM permet de produire des pièces métalliques complexes et de grande taille dans des délais plus courts que les méthodes conventionnelles. Cependant, tous les matériaux ne se comportent pas de la même manière sous l'effet de la fabrication additive à base d'arc. fabrication additive à l'arc Il est donc essentiel de garantir la soudabilité, l'intégrité mécanique et la répétabilité.
Avec Novametal, nous avons sélectionné deux fils pour tester leurs performances avec le WAAM :
- l'aluminium ER5183, un alliage d'aluminium à haute résistance couramment utilisé dans la construction navale, les structures offshore et les applications cryogéniques, et
- Alliage de nickel NiCrMo-3 (ERNiCrMo-3), un alliage à base de nickel haute performance résistant à la corrosion, conçu pour les environnements agressifs tels que les secteurs du traitement chimique, de la marine et de l'énergie.
Il est essentiel que les fils de soudage destinés au WAAM présentent des caractéristiques d'arc stables, un dévidage régulier et des performances mécaniques élevées en l'état. Ces tests visent à valider si les alliages Novametal sélectionnés répondent à ces critères exigeants.
Méthodes de test : Assurance pilotée par l'ASME
Les essais de matériaux ont été menés conformément aux directives de l'ASME Section IX, Article VI, garantissant une méthodologie rigoureuse et approuvée par l'industrie.
Pour chaque matériau, nous avons produit des pièces d'essai minces (5 mm) et épaisses (50 mm) imprimées par WAAM à l'aide des systèmes robotisés WAAM de MX3D. Ces échantillons ont ensuite été soumis à :
- Essais de traction - pour mesurer la résistance ultime à la traction (UTS), la résistance à la traction au rendement (YTS) et l'allongement (A%).
- Essais d'impact - réalisés à des températures appropriées pour évaluer la ténacité.
- Essais de pliage - évaluation de la ductilité et de la solidité des soudures.
Tous les rapports d'essais non destructifs (END), les radiographies et les données d'essais mécaniques ont été documentés tout au long du processus.
Résultats des essais par alliage
Les résultats du test pour le fil d'aluminium ER5183 sont les suivants :
Aluminium ER5183
Échantillons minces (5mm)
- Résistance à la traction : 282 MPa
- Essai de pliage : Acceptable
Échantillons de 50 mm d'épaisseur
Résistance à la traction : 286 MPa
- YTS : 128 MPa
- Allongement (A%) : 30%
- Test d'impact à 20°C : 30 J
- Essai de pliage : Acceptable
Résumé : L'alliage ER5183 a démontré une bonne soudabilité et de bonnes performances mécaniques dans les deux épaisseurs, avec des valeurs UTS cohérentes et une ductilité acceptable pour les applications structurelles WAAM.
Les résultats des tests pour l'alliage de nickel NiCrMo-3 sont les suivants :
Alliage de nickel NiCrMo-3
Échantillons minces (5mm)
- UTS : 616 MPa
- Essai de pliage : Acceptable
Épaisseur (50 mm) Échantillons
- UTS : 683 MPa
- YTS : 401 MPa
- Allongement (A%) : 58%
- Test d'impact @-196°C : 219 J
- Essai de pliage : Acceptable
Résumé : Le NiCrMo-3 présente une résistance et une ductilité excellentes, ainsi qu'une ténacité remarquable à des températures cryogéniques. Ses performances confirment qu'il convient aux applications exigeantes dans les domaines de l'énergie, de l'offshore et de la marine par l'intermédiaire du WAAM.
Conclusion : Nouveaux matériaux, nouvelles possibilités
La qualification réussie de l'aluminium ER5183 et de l'alliage de nickel NiCrMo-3 marque un ajout important à la gamme d'alliages compatibles avec les systèmes d'AMM métalliques M1 et MX3D de MX3D. M1 et MX Metal AM Systems de MX3D . Les deux matériaux ont démontré une soudabilité et une intégrité mécanique constantes, répondant aux exigences rigoureuses des tests ASME Section IX.
Qu'est-ce que cela signifie pour vous ?
Si vos projets nécessitent des alliages de nickel résistants à la corrosion ou des composants en aluminium à haute résistance, MX3D peut maintenant les imprimer. Que vous souhaitiez fabriquer en interne avec votre propre système M1/MX Metal ou commander des pièces personnalisées à notre site de production d'Amsterdam, ces nouveaux matériaux qualifiés sont disponibles pour votre prochaine application.
Contactez-nous dès aujourd'hui pour discuter de la qualité de l'impression de vos pièces métalliques avec WAAM et découvrez comment MX3D peut vous aider à fabriquer de manière plus intelligente, plus rapide et plus flexible.
