Chez MX3D, nous explorons sans cesse de nouveaux matériaux afin d'ouvrir de nouvelles perspectives pour l'impression 3D métallique robotisée via la fabrication additive par arc électrique (WAAM). En collaboration avec Novametal, un fournisseur de matériaux de soudage haut de gamme, nous avons récemment mené une série complète d'essais 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 utilisant les systèmes d'impression 3D métallique M1/MX.
Cette publication présente les résultats de cette campagne de tests, couvrant la résistance à la traction, la résistance aux chocs et la performance à la flexion pour deux alliages haute performance : l'aluminium ER5183 et l'alliage de nickel NiCrMo-3.
Aperçu des matériaux : Pourquoi ces alliages ?
La fabrication additive par arc électrique (WAAM) ouvre de nouvelles perspectives pour la production de pièces métalliques complexes et de grande taille, avec des délais de fabrication plus courts que les méthodes traditionnelles. Cependant, tous les matériaux ne se comportent pas de la même manière sous fabrication additive par arc , et il est 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
- L'alliage de nickel NiCrMo-3 (ERNiCrMo-3) est un alliage à base de nickel hautement performant et résistant à la corrosion, conçu pour les environnements agressifs tels que les secteurs de la transformation 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 sur les matériaux ont été réalisés conformément aux directives de la section IX, article VI, de l'ASME, garantissant ainsi une méthodologie rigoureuse et reconnue par l'industrie.
Pour chaque matériau, nous avons produit des éprouvettes imprimées par WAAM de faible épaisseur (5 mm) et d'épaisseur importante (50 mm) à l'aide des systèmes robotisés WAAM de MX3D. Ces échantillons ont ensuite été soumis à :
- Essais de traction – pour mesurer la résistance à la traction maximale (UTS), la limite d'élasticité (YTS) et l'allongement (A%).
- Essais d'impact – réalisés à des températures pertinentes pour évaluer la résistance.
- Essais de flexion – 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 (5 mm)
- Résistance à la traction : 282 MPa
- Essai de pliage : Acceptable
Échantillons épais (50 mm)
Limite d'élasticité : 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 (5 mm)
- UTS : 616 MPa
- Essai de pliage : Acceptable
Épaisseur (50 mm) Échantillons
- UTS : 683 MPa
- YTS : 401 MPa
- Allongement (A%) : 58%
- Essai de résistance aux chocs à -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 constitue un ajout important à la gamme d'alliages compatibles avec les systèmes MX3D systèmes de fabrication additive métallique M1 et MX . Ces deux matériaux ont démontré une soudabilité et une intégrité mécanique constantes, répondant ainsi aux exigences rigoureuses des essais de la section IX de l'ASME.
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 désormais les imprimer. Que vous souhaitiez fabriquer en interne avec votre propre système M1/MX Metal ou commander des pièces sur mesure auprès de notre site de production d'Amsterdam, ces nouveaux matériaux certifiés sont disponibles pour votre prochaine application.
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