FR3134734A1 - Additive manufacturing process for metal parts and parts obtained. - Google Patents

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FR3134734A1 FR2203664A FR2203664A FR3134734A1 FR 3134734 A1 FR3134734 A1 FR 3134734A1 FR 2203664 A FR2203664 A FR 2203664A FR 2203664 A FR2203664 A FR 2203664A FR 3134734 A1 FR3134734 A1 FR 3134734A1
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Paul Didier
Paul Lohmuller
Gaël LE COZ
Laurent Peltier
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Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
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Abstract

Selon un procédé de fabrication additive d’une pièce (2, 3, 4) par fusion laser de couches de poudre métallique, on utilise une poudre d’un alliage présentant une transformation de phase austénitique en phase martensitique à une température de transformation prédéterminée. On subdivise la pièce en au moins un premier et un deuxième volume (21, 22), on applique des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le premier volume (21) permettant d’obtenir un alliage avec une première température de transformation, on applique des deuxièmes conditions d’éclairement différentes des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le deuxième volume afin de modifier la composition chimique de l’alliage et d’obtenir une deuxième température de transformation dans le deuxième volume (22) différente de la première température de transformation. Figure pour l’abrégé : Fig. 1According to a process for additive manufacturing of a part (2, 3, 4) by laser fusion of layers of metal powder, a powder of an alloy exhibiting a transformation from austenitic phase to martensitic phase at a predetermined transformation temperature is used. The part is subdivided into at least a first and a second volume (21, 22), first lighting conditions are applied to the zones intended to form the first volume (21) making it possible to obtain an alloy with a first temperature of transformation, second lighting conditions different from the first lighting conditions are applied to the zones intended to form the second volume in order to modify the chemical composition of the alloy and to obtain a second transformation temperature in the second volume ( 22) different from the first transformation temperature. Figure for abstract: Fig. 1

Description

Procédé de fabrication additive de pièces métalliques et pièces obtenues.Additive manufacturing process for metal parts and parts obtained.

L’invention concerne la fabrication additive par fusion de poudre métallique par laser, notamment pour des alliages aptes a avoir des propriétés de mémoire de forme, de pseudo-élasticité ou de superélasticité. Elle concerne également des pièces obtenues par ce procédé.The invention relates to additive manufacturing by fusion of metal powder by laser, in particular for alloys capable of having shape memory, pseudo-elasticity or superelasticity properties. It also concerns parts obtained by this process.

Les alliages à mémoire de forme sont des matériaux dont la propriété active repose sur la possibilité d’un changement de phase à l’état solide, notamment une transformation dite martensitique dans laquelle de l’austénite se transforme en martensite. L’application d’un travail mécanique sur ces matériaux induit une déformation au passage de la phase austénitique à la phase martensitique. Dans un second temps, l’application d’un champ thermique permet de recouvrer la déformation grâce à la transformation inverse. On parle alors d’alliage à mémoire de forme.Shape memory alloys are materials whose active property is based on the possibility of a phase change in the solid state, in particular a so-called martensitic transformation in which austenite is transformed into martensite. The application of mechanical work on these materials induces a deformation when moving from the austenitic phase to the martensitic phase. Secondly, the application of a thermal field makes it possible to recover the deformation thanks to the inverse transformation. We then speak of a shape memory alloy.

Les températures de transformation et les niveaux de contraintes nécessaire à la transformation martensitique sont directement fonctions de la composition chimique de l’alliage. La valeur de cette température a une influence directe sur les comportements mécaniques observés à une température donnée. On distingue trois types de comportement :
• lorsque la température de travail est inférieure aux points de transformation : on parle d’effet mémoire thermo-activable, où l’application d’une contrainte induit une déformation par transformation de phase et pour laquelle l’apport de chaleur au-delà de la température de transformation permet de recouvrer la forme initiale ;
• lorsque la température de travail est supérieure au point de transformation, l’alliage revient à une déformation nulle dans une phase austénitique lors du déchargement. On parle alors d’effet superélastique ;
• pour une température de travail de l’ordre de la température de transformation, le changement de phase induit par l’application d’un travail est partiel, ce qui se traduit par un retour complet ou quasi complet au déchargement, mais à un niveau de contraintes beaucoup faible qu’au chargement, et où une importante partie du travail pour déformer le matériau est donc absorbée. On parle d’effet pseudo-élastique.The transformation temperatures and stress levels necessary for the martensitic transformation are a direct function of the chemical composition of the alloy. The value of this temperature has a direct influence on the mechanical behaviors observed at a given temperature. There are three types of behavior:
• when the working temperature is lower than the transformation points: we speak of thermo-activatable memory effect, where the application of a constraint induces a deformation by phase transformation and for which the heat input beyond the transformation temperature makes it possible to recover the initial shape;
• when the working temperature is above the transformation point, the alloy returns to zero strain in an austenitic phase during unloading. We then speak of a superelastic effect;
• for a working temperature of the order of the transformation temperature, the phase change induced by the application of work is partial, which results in a complete or almost complete return to unloading, but at a level stresses much lower than during loading, and where a significant part of the work to deform the material is therefore absorbed. We speak of a pseudo-elastic effect.

Le contrôle du comportement obtenu est donc directement corrélé aux températures de transformation, elles-mêmes fonctions de la composition chimique de l’alliage. Et, pour une composition donnée, les trois comportements sont chacun associés à une gamme de température.The control of the behavior obtained is therefore directly correlated to the transformation temperatures, themselves functions of the chemical composition of the alloy. And, for a given composition, the three behaviors are each associated with a temperature range.

On connaît la fabrication additive métallique selon laquelle on étale de fines couches successives de poudre métallique les unes sur les autres, et on déplace sélectivement le point d’impact d’un faisceau laser sur la dernière couche afin de fondre le métal et de l’agglomérer ainsi à la couche sous-jacente. On contrôle notamment l’épaisseur des couches, la puissance du laser, la vitesse de déplacement du point d’impact et l’écartement entre les passes successives du laser. À la fin des opérations, on retire la poudre non agglomérée et il subsiste une ou plusieurs pièces métalliques. Le choix des zones exposées au laser détermine la forme finale de la pièce.We know metal additive manufacturing according to which we spread thin successive layers of metal powder on top of each other, and we selectively move the point of impact of a laser beam on the last layer in order to melt the metal and thus agglomerate to the underlying layer. In particular, we control the thickness of the layers, the power of the laser, the speed of movement of the point of impact and the spacing between successive passes of the laser. At the end of the operations, the non-agglomerated powder is removed and one or more metal parts remain. The choice of areas exposed to the laser determines the final shape of the part.

On peut ainsi construire des pièces métalliques avec de très bonnes propriétés mécaniques et une grande liberté dans les formes. On peut ainsi fabriquer notamment des implants prothétiques adaptés à chaque patient.We can thus construct metal parts with very good mechanical properties and great freedom in shapes. We can thus manufacture prosthetic implants adapted to each patient.

Dans le document US 10,662,513 B2, on a proposé des implants réalisés par fabrication additive dans lesquels le volume est subdivisé en zones aux propriétés distinctes, notamment des zones superélastiques et des zones aux propriétés à mémoire de forme. Le comportement différent des zones est obtenu en déposant de la poudre de différentes compositions dans ces zones.In document US 10,662,513 B2, implants made by additive manufacturing have been proposed in which the volume is subdivided into zones with distinct properties, in particular superelastic zones and zones with shape memory properties. The different behavior of the zones is obtained by depositing powder of different compositions in these zones.

La modulation de la composition ne peut se faire que par couche, ce qui ne permet pas de réaliser des pièces avec toute la liberté souhaitée au niveau de la répartition des zones aux propriétés différentes.The modulation of the composition can only be done by layer, which does not allow parts to be produced with all the freedom desired in terms of the distribution of zones with different properties.

L’invention vise à fournir un procédé de fabrication additive de pièces ayant de multiples propriétés avec toute la liberté de choix dans la répartition de ces zones. Elle vise également des pièces obtenues par ce procédé.The invention aims to provide a process for the additive manufacturing of parts having multiple properties with complete freedom of choice in the distribution of these zones. It also covers parts obtained by this process.

Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet un procédé de fabrication additive d’une pièce par fusion laser de couches de poudre métallique, selon lequel on utilise une poudre d’un alliage présentant une transformation de phase austénitique en phase martensitique à une température de transformation prédéterminée, le procédé étant caractérisé en ce qu’on subdivise la pièce en au moins un premier et un deuxième volume, on applique des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le premier volume permettant d’obtenir un alliage avec une première température de transformation, on applique des deuxièmes conditions d’éclairement différentes des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le deuxième volume afin de modifier la composition chimique de l’alliage et d’obtenir une deuxième température de transformation dans le deuxième volume différente de la première température de transformation.With these objectives in mind, the subject of the invention is a process for additive manufacturing of a part by laser fusion of layers of metal powder, according to which a powder of an alloy having a transformation from austenitic phase to martensitic phase is used at a predetermined transformation temperature, the method being characterized in that the part is subdivided into at least a first and a second volume, first lighting conditions are applied to the zones intended to form the first volume making it possible to obtain a alloy with a first transformation temperature, second lighting conditions different from the first lighting conditions are applied to the zones intended to form the second volume in order to modify the chemical composition of the alloy and to obtain a second temperature of transformation in the second volume different from the first transformation temperature.

Les inventeurs se sont rendu compte qu’il était possible de régler en direct la teneur de l’alliage en ajustant l’éclairement laser sur la poudre pendant l’étape de fusion de celle-ci. Avec un éclairement juste nécessaire pour obtenir la fusion, la teneur des métaux de l’alliage ne bouge pas. Mais avec un éclairement plus dense en énergie, certains composants sont partiellement évaporés, ce qui modifie la composition chimique locale du matériau de la pièce fabriquée, et donc sa température de transformation martensitique, et donc ses propriétés. Avec la même poudre de départ, il est possible ainsi de moduler les propriétés de l’alliage dans toute partie de la pièce.The inventors realized that it was possible to directly adjust the content of the alloy by adjusting the laser illumination on the powder during its melting stage. With just enough illumination to achieve fusion, the metal content of the alloy does not change. But with more energy-dense illumination, certain components are partially evaporated, which modifies the local chemical composition of the material of the manufactured part, and therefore its martensitic transformation temperature, and therefore its properties. With the same starting powder, it is possible to modulate the properties of the alloy in any part of the part.

Selon une disposition du procédé, les températures de transformation sont choisies pour obtenir au moins un premier et un deuxième volume avec au moins deux propriétés distinctes parmi la mémoire de forme, la superélasticité et la pseudo-élasticité. On peut ainsi combiner dans une même pièces des volumes ayant des propriétés distinctes.According to one arrangement of the method, the transformation temperatures are chosen to obtain at least a first and a second volume with at least two distinct properties among shape memory, superelasticity and pseudoelasticity. We can thus combine volumes with distinct properties in the same room.

Selon une disposition, l’alliage de la poudre comprend entre 2 et 72 % de titane, le reste étant composé d’au plus 53 % de nickel, d’au plus 20 % de cuivre, d’au plus 20 % de cobalt, d’au plus 21 % de hafnium, d’au plus 34 % de zirconium, d’au plus 26 % de palladium, d’au plus 26 % de platine, d’au plus 42 % d’or, d’au plus 44 % de fer, d’au plus 10 % de vanadium, d’au plus 28 % de niobium, d’au plus 28 % de tantale et d’au plus 10 % d’aluminium, les teneurs étant atomiques.According to one provision, the powder alloy comprises between 2 and 72% titanium, the remainder being composed of at most 53% nickel, at most 20% copper, at most 20% cobalt, not more than 21% hafnium, not more than 34% zirconium, not more than 26% palladium, not more than 26% platinum, not more than 42% gold, not more than 44% iron, not more than 10% vanadium, not more than 28% niobium, not more than 28% tantalum and not more than 10% aluminum, the contents being atomic.

Selon un perfectionnement, la poudre est un alliage de titane et de nickel, la teneur en nickel étant inférieure à 55 %, de préférence inférieure à 52 % en rapport atomique. En fonction de l’éclairement, la teneur en nickel peut être abaissée. En partant d’une valeur à 55 %, pour laquelle l’alliage a une propriété de superélasticité, avec une température de transformation martensite vers ausénite finale inférieure à 0 °C, on peut passer à un matériau avec des propriétés pseudo-élastiques, avec une température de transformation martensite vers austénite finale comprise entre 0 °C et 15 °C, ou à un matériau avec des propriétés à mémoire de forme, avec une température de transformation martensite vers austénite finale supérieure à 15 °C. On peut partir d’une valeur de teneur en nickel inférieure à 52 % pour un matériau présentant de propriétés pseudo-élastiques et faire évoluer certaines zones en alliage à mémoire de forme.According to an improvement, the powder is an alloy of titanium and nickel, the nickel content being less than 55%, preferably less than 52% in atomic ratio. Depending on the lighting, the nickel content can be lowered. Starting from a value of 55%, for which the alloy has a superelastic property, with a final martensite to ausenite transformation temperature below 0 °C, we can move to a material with pseudo-elastic properties, with a final martensite to austenite transformation temperature between 0 °C and 15 °C, or to a material with shape memory properties, with a final martensite to austenite transformation temperature greater than 15 °C. We can start from a nickel content value of less than 52% for a material with pseudo-elastic properties and evolve certain zones into a shape memory alloy.

L’invention a aussi pour objet une pièce obtenue par le procédé tel que décrit précédemment.The invention also relates to a part obtained by the process as described above.

Dans un mode de réalisation, la pièce comporte un premier volume superélastique et un deuxième volume qui a des propriétés de pseudo-élasticité. La pièce a ainsi des propriétés de faible module d’Young, par exemple pour être en contact avec l’os pour favoriser la tenue de la liaison entre l’implant et l’os, le reste de la pièce ayant une plus forte résistance.In one embodiment, the part comprises a first superelastic volume and a second volume which has pseudo-elasticity properties. The part thus has low Young's modulus properties, for example to be in contact with the bone to promote the strength of the connection between the implant and the bone, the rest of the part having greater resistance.

Selon un autre mode de réalisation, la pièce comporte au moins un premier volume ayant des propriétés de pseudo-élasticitéde pseudo-élasticité, un deuxième volume ayant des propriétés de mémoire de forme et au moins un troisième volume ayant des propriétés de superélasticité.According to another embodiment, the part comprises at least a first volume having pseudo-elasticity properties, a second volume having shape memory properties and at least a third volume having superelasticity properties.

Selon un autre mode de réalisation, la pièce est un dispositif de pseudo-élasticité comportant un premier volume avec des propriétés de pseudo-élasticité s’étendant dans une direction longitudinale et au moins un deuxième volume s’étendant parallèlement au premier volume dans la direction longitudinale et ayant des propriétés de mémoire de forme.According to another embodiment, the part is a pseudo-elasticity device comprising a first volume with pseudo-elasticity properties extending in a longitudinal direction and at least a second volume extending parallel to the first volume in the direction longitudinal and having shape memory properties.

Selon un perfectionnement, un essai de calorimétrie différentielle à balayage conduit selon la norme ASTM-F2004, édition de 2017, sur la pièce met en évidence au moins deux températures de transformation finale de martensite vers austénite distinctes, l’une au moins des températures de transformation étant inférieure à 15 °C. Ce type d’essai permet de caractériser au plus précis les propriétés des alliages à mémoire de forme, et pas uniquement ceux en titane-nickel. Les transformations de phases sont mises en évidence par des quantifications de l’énergie nécessaire pour des montées ou des descentes en températureAccording to an improvement, a differential scanning calorimetry test conducted according to the ASTM-F2004 standard, 2017 edition, on the part highlights at least two distinct final transformation temperatures from martensite to austenite, at least one of the temperatures of transformation being less than 15°C. This type of test makes it possible to characterize the properties of shape memory alloys as precisely as possible, and not just those made of titanium-nickel. Phase transformations are highlighted by quantifications of the energy necessary for rises or falls in temperature

Brève description des figuresBrief description of the figures

L’invention sera mieux comprise et d’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :The invention will be better understood and other particularities and advantages will appear on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings among which:

  • la est une vue schématique en perspective d’une phase de fabrication de la pièce selon le procédé de l’invention ;there is a schematic perspective view of a manufacturing phase of the part according to the process of the invention;
  • la est un diagramme représentant la température de transformation martensitique en fonction de l’éclairement du laser ;there is a diagram representing the martensitic transformation temperature as a function of laser illumination;
  • la est une vue de côté d’une pièce conforme à un premier mode de réalisation de l’invention ;there is a side view of a part conforming to a first embodiment of the invention;
  • la est une vue similaire à la de la pièce dans un état compressé ;there is a view similar to the of the part in a compressed state;
  • la est une vue en perspective d’une pièce conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention ;there is a perspective view of a part conforming to a second embodiment of the invention;
  • la est une vue de côté d’une pièce conforme à un troisème mode de réalisation de l’invention ;there is a side view of a part conforming to a third embodiment of the invention;
  • la est une vue similaire à la de la pièce dans un état déforméthere is a view similar to the of the part in a distorted state
  • la est un diagramme d’essai de calorimétrie différentielle à balayage.there is a differential scanning calorimetry test diagram.
Description détailléedetailed description

Dans un procédé de fabrication additive d’une pièce 1 par fusion laser de couches de poudre métallique conforme à l’invention, on étale de fines couches successives de poudre métallique les unes sur les autres, et, comme montré sur la , on déplace le point d’impact P d’un faisceau laser L sur la dernière couche 10 afin de fondre le métal et de l’agglomérer ainsi à la couche sous-jacente 11. À la fin des opérations, on retire la poudre non agglomérée et il subsiste une ou plusieurs pièces métalliques. On utilise une poudre d’un alliage présentant une transformation de phase austénitique en phase martensitique à une température de transformation prédéterminée. À titre indicatif, la poudre présente par exemple une granulométrie comprise entre 10 à 120 µm. Les couches ont une épaisseur comprise entre 20 et 120 µm, selon la granulométrie. L’impact du laser est déplacé à une vitesse comprise typiquement entre 400 et 2 500 mm/s avec une puissance comprise entre 40 et 400 W avec des passes espacées entre elles de 20 à 150 µm.In a method of additive manufacturing of a part 1 by laser fusion of layers of metal powder according to the invention, thin successive layers of metal powder are spread on top of each other, and, as shown in the , we move the point of impact P of a laser beam L on the last layer 10 in order to melt the metal and thus agglomerate it with the underlying layer 11. At the end of the operations, we remove the powder not agglomerated and one or more metal parts remain. A powder of an alloy exhibiting a transformation from austenitic phase to martensitic phase at a predetermined transformation temperature is used. As an indication, the powder has for example a particle size of between 10 and 120 µm. The layers have a thickness of between 20 and 120 µm, depending on the particle size. The laser impact is moved at a speed typically between 400 and 2,500 mm/s with a power between 40 and 400 W with passes spaced between them from 20 to 150 µm.

On subdivise la pièce en plusieurs volumes et on applique des conditions d’éclairement distinctes sur chaque zone destinée à former l’un des volumes. En fonction de la composition initiale et en fonction du niveau d’éclairement, on obtient un alliage avec composition chimique modifiée du fait de la sublimation d’au moins l’un des métaux de la poudre. On obtient ainsi des températures de transformation distinctes selon les volumes de la pièce. Les températures de transformation sont choisies pour obtenir au moins un premier et un deuxième volume avec au moins deux propriétés distinctes parmi la mémoire de forme, la superélasticité et la pseudo-élasticité.The room is subdivided into several volumes and distinct lighting conditions are applied to each area intended to form one of the volumes. Depending on the initial composition and the level of illumination, an alloy with a modified chemical composition is obtained due to the sublimation of at least one of the metals in the powder. We thus obtain distinct transformation temperatures depending on the volumes of the part. The transformation temperatures are chosen to obtain at least a first and a second volume with at least two distinct properties among shape memory, superelasticity and pseudoelasticity.

Dans un mode de réalisation, la poudre est un alliage de titane et de nickel, la teneur en nickel étant de 52 % en rapport atomique. La montre un diagramme montrant l’évolution de la température de transformation martensitique d’échantillons obtenus par le procédé de fabrication additive en faisant évoluer la distance entre les passes, les autres paramètres étant maintenus constants. Le diagramme est exprimé en fonction de l’éclairementE. Cet éclairement E est la quantité d’énergie émise par le laser rapportée à l’unité de volume de la pièce, selon la formule :In one embodiment, the powder is an alloy of titanium and nickel, the nickel content being 52% in atomic ratio. There shows a diagram showing the evolution of the martensitic transformation temperature of samples obtained by the additive manufacturing process by changing the distance between passes, the other parameters being kept constant. The diagram is expressed as a function of the illuminance E. This illuminance E is the quantity of energy emitted by the laser relative to the unit volume of the part, according to the formula:

dans laquellePest la puissance du laser,eest l’épaisseur de la couche,vest la vitesse de déplacement du point d’impact ethest la distance entre passes. On constate que la température de transformation martensitique augmente avec la densité d’énergie.in which P is the laser power, e is the thickness of the layer, v is the speed of movement of the point of impact and h is the distance between passes. It is observed that the martensitic transformation temperature increases with energy density.

Trois échantillons A, B, C ont été réalisés avec trois densités d’énergie distinctes. Chaque échantillon a été soumis à un essai de calorimétrie différentielle selon la norme ASTM-F2004, édition de 2017. Le diagramme de la montre les mesures de flux en fonction de la température, dans une phase de chauffage Ac, Bc, Cc respectivement, puis dans une phase de refroidissement Ar, Br, Cr, pour les trois échantillons A, B, C. On constate que pour l’échantillon A, la température de fin de transformation finale TfA de martensite vers austénite est de -5 °C, pour l’échantillon B, la température de fin de transformation finale TfB de martensite vers austénite est de 50 °C, et pour l’échantillon C, la température de fin de transformation finale TfC de martensite vers austénite est de 100 °C.Three samples A, B, C were produced with three distinct energy densities. Each sample was subjected to a differential calorimetry test according to standard ASTM-F2004, 2017 edition. The diagram of the shows the flow measurements as a function of temperature, in a heating phase Ac, Bc, Cc respectively, then in a cooling phase Ar, Br, Cr, for the three samples A, B, C. We see that for l sample A, the end temperature of final transformation TfA from martensite to austenite is -5 °C, for sample B, the end temperature of final transformation TfB of martensite to austenite is 50 °C, and for sample sample C, the end temperature of final transformation TfC from martensite to austenite is 100 °C.

Différents types de pièces peuvent être réalisés avec le procédé selon l’invention.Different types of parts can be produced with the process according to the invention.

Dans un premier mode de réalisation montré sur les figures 3 et 4, la pièce 2 est un dispositif de pseudo-élasticité comportant un premier volume 21 avec des propriétés de pseudo-élasticité s’étendant dans une direction longitudinale et au moins un deuxième volume 22 s’étendant parallèlement au premier volume dans la direction longitudinale et ayant des propriétés de mémoire de forme. Le premier volume 21 a la forme d’un pilier 210 s’étendant dans la direction longitudinale entre deux semelles 211 plus larges que le pilier 210. Parallèlement au pilier 210 et entre les semelles 211 s’étendent deux deuxièmes volumes 22, comme montré sur la . La montre l’état de la pièce lorsqu’elle est sollicitée par des efforts de compression axiale, dans la direction longitudinale entre les semelles 211. Le premier volume 21 se comprime avec un amortissement tandis que les deuxièmes volumes 22 flambent. Après le relâchement des efforts, les deuxièmes volumes 22 ne fournissent aucune sollicitation et la pièce reste compressée jusqu’à ce que les deuxièmes volumes 22 soient chauffés au-dessus de leur température de transformation. La pièce retrouve alors sa forme d’origine.In a first embodiment shown in Figures 3 and 4, part 2 is a pseudo-elasticity device comprising a first volume 21 with pseudo-elasticity properties extending in a longitudinal direction and at least a second volume 22 extending parallel to the first volume in the longitudinal direction and having shape memory properties. The first volume 21 has the shape of a pillar 210 extending in the longitudinal direction between two flanges 211 wider than the pillar 210. Parallel to the pillar 210 and between the flanges 211 extend two second volumes 22, as shown on there . There shows the state of the part when it is stressed by axial compression forces, in the longitudinal direction between the soles 211. The first volume 21 compresses with damping while the second volumes 22 buckle. After the forces are released, the second volumes 22 do not provide any stress and the part remains compressed until the second volumes 22 are heated above their transformation temperature. The part then returns to its original shape.

Dans un deuxième mode de réalisation montré sur la , la pièce 3 comporte au moins un premier volume 31 ayant des propriétés de pseudo-élasticité, un deuxième volume 32 ayant des propriétés de mémoire de forme et au moins un troisième volume 33 ayant des propriétés de superélasticité. En fait, la pièce se distingue de celle du deuxième mode de réalisation en ce que les semelles sont remplacées par des blocs d’accouplement 33 ayant des propriétés superélastiques, et en ce que les deuxièmes volumes 32 n’ont pas une forme rectiligne mais présentent un col de cygne 320 à mi-distance des blocs d’accouplement 33. Le pilier 31 a une section en forme de croisillon. À la température ambiante, le pilier 31 permet l’absorption des chocs, les deuxièmes volumes 32 permettent une réinitialisation du comportement par chauffage au-dessus de leur température d’activation et les accouplements 33 préservent le maintien de la structure à toutes les températures. Une telle pièce 3 peut être utilisée dans le génie civil ou la construction pour des applications parasismiques. Elle peut également être utilisée pour un support antivibratile, par exemple pour un support de miroir de télescope.In a second embodiment shown on the , the part 3 comprises at least a first volume 31 having pseudo-elasticity properties, a second volume 32 having shape memory properties and at least a third volume 33 having superelasticity properties. In fact, the part differs from that of the second embodiment in that the soles are replaced by coupling blocks 33 having superelastic properties, and in that the second volumes 32 do not have a rectilinear shape but have a swan neck 320 halfway between the coupling blocks 33. The pillar 31 has a cross-shaped section. At room temperature, the pillar 31 allows shock absorption, the second volumes 32 allow behavior to be reset by heating above their activation temperature and the couplings 33 preserve the maintenance of the structure at all temperatures. Such a part 3 can be used in civil engineering or construction for seismic applications. It can also be used for an anti-vibration support, for example for a telescope mirror support.

Dans un quatrième mode de réalisation, montré sur les figures 6 et 7, la pièce 4 est constituée d’une plaque dont un premier volume 41 possède des propriétés à mémoire de forme tandis qu’un deuxième volume 42 restant a des propriétés superélastiques. L’exposition du dispositif 4 depuis la forme montrée sur la à un champ thermique induit un changement de phase dans le premier volume 41 induisant une déformation, comme montré sur la . La forme initiale est représentée en traits mixtes. Le retour à une température initiale induit un retour à la forme initiale grâce au retour élastique du deuxième volume 42.
In a fourth embodiment, shown in Figures 6 and 7, the part 4 consists of a plate of which a first volume 41 has shape memory properties while a remaining second volume 42 has superelastic properties. The exposure of device 4 from the shape shown on the to a thermal field induces a phase change in the first volume 41 inducing a deformation, as shown in the . The initial shape is represented in phantom lines. The return to an initial temperature induces a return to the initial shape thanks to the elastic return of the second volume 42.

Claims (9)

Procédé de fabrication additive d’une pièce (2, 3, 4) par fusion laser de couches de poudre métallique, selon lequel on utilise une poudre d’un alliage présentant une transformation de phase austénitique en phase martensitique à une température de transformation prédéterminée, le procédé étant caractérisé en ce qu’on subdivise la pièce en au moins un premier et un deuxième volume (21, 22), on applique des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le premier volume (21) permettant d’obtenir un alliage avec une première température de transformation, on applique des deuxièmes conditions d’éclairement différentes des premières conditions d’éclairement sur les zones destinées à former le deuxième volume afin de modifier la composition chimique de l’alliage et d’obtenir une deuxième température de transformation dans le deuxième volume (22) différente de la première température de transformation.Process for additive manufacturing of a part (2, 3, 4) by laser fusion of layers of metal powder, according to which a powder of an alloy exhibiting a transformation from austenitic phase to martensitic phase at a predetermined transformation temperature is used, the method being characterized in that the room is subdivided into at least a first and a second volume (21, 22), first lighting conditions are applied to the zones intended to form the first volume (21) making it possible to obtain an alloy with a first transformation temperature, second lighting conditions different from the first lighting conditions are applied to the zones intended to form the second volume in order to modify the chemical composition of the alloy and to obtain a second transformation temperature in the second volume (22) different from the first transformation temperature. Procédé selon la revendication 1, selon lequel les températures de transformation sont choisies pour obtenir au moins un premier et un deuxième volume (21, 22) avec au moins deux propriétés distinctes parmi la mémoire de forme, la superélasticité et la pseudo-élasticité.Method according to claim 1, according to which the transformation temperatures are chosen to obtain at least a first and a second volume (21, 22) with at least two distinct properties among shape memory, superelasticity and pseudo-elasticity. Procédé selon l’une des revendications précédentes, selon lequel l’alliage de la poudre comprend entre 2 et 72 % de titane, le reste étant composé d’au plus 53 % de nickel, d’au plus 20 % de cuivre, d’au plus 20 % de cobalt, d’au plus 21 % de hafnium, d’au plus 34 % de zirconium, d’au plus 26 % de palladium, d’au plus 26 % de platine, d’au plus 42 % d’or, d’au plus 44 % de fer, d’au plus 10 % de vanadium, d’au plus 28 % de niobium, d’au plus 28 % de tantale et d’au plus 10 % d’aluminium, les teneurs étant atomiques.Method according to one of the preceding claims, according to which the powder alloy comprises between 2 and 72% titanium, the remainder being composed of at most 53% nickel, at most 20% copper, not more than 20% cobalt, not more than 21% hafnium, not more than 34% zirconium, not more than 26% palladium, not more than 26% platinum, not more than 42% d gold, not more than 44% iron, not more than 10% vanadium, not more than 28% niobium, not more than 28% tantalum and not more than 10% aluminum, contents being atomic. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la poudre est un alliage de titane et de nickel, la teneur en nickel étant inférieure à 55 %, de préférence inférieure à 52 % en rapport atomique .Method according to claim 3, in which the powder is an alloy of titanium and nickel, the nickel content being less than 55%, preferably less than 52% in atomic ratio. Pièce caractérisée en ce qu’elle est obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 4.Part characterized in that it is obtained by the process according to one of claims 1 to 4. Pièce selon la revendication 5, caractérisée en ce qu’elle est comporte un premier volume superélastique et un deuxième volume qui a des propriétés de pseudo-élasticité.Part according to claim 5, characterized in that it comprises a first superelastic volume and a second volume which has pseudo-elasticity properties. Pièce selon la revendication 5, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un premier volume (31) ayant des propriétés de pseudo-élasticité, un deuxième volume (32) ayant des propriétés de mémoire de forme et au moins un troisième volume (31) ayant des propriétés de superélasticité.Part according to claim 5, characterized in that it comprises at least a first volume (31) having pseudo-elasticity properties, a second volume (32) having shape memory properties and at least a third volume (31 ) having superelasticity properties. Pièce selon la revendication 5, caractérisée en ce qu’elle est un dispositif de pseudo-élasticité comportant un premier volume (21) avec des propriétés de pseudo-élasticité s’étendant dans une direction longitudinale et au moins un deuxième volume (22) s’étendant parallèlement au premier volume dans la direction longitudinale et ayant des propriétés de mémoire de forme.Part according to claim 5, characterized in that it is a pseudo-elasticity device comprising a first volume (21) with pseudo-elasticity properties extending in a longitudinal direction and at least a second volume (22) s extending parallel to the first volume in the longitudinal direction and having shape memory properties. Pièce selon l’une des revendications 5 à 8, dans laquelle un essai de calorimétrie différentielle à balayage sur la pièce met en évidence au moins deux températures de transformation distinctes, l’une au moins des températures de transformation étant inférieure à 15 °C.Part according to one of claims 5 to 8, in which a differential scanning calorimetry test on the part reveals at least two distinct transformation temperatures, at least one of the transformation temperatures being less than 15°C.
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