Doctorat en étude expérimentale et numérique de la forgeabilité F/H - Campus de Metz

La combinaison entre un procédé de fabrication additive et un procédé de mise en forme a déjà été étudiée. Ce sont les cas présentés par (Maurya et al. 2022; Meiners et al. 2020) dans le cadre des alliages de titane. L’étude du laminage circulaire de préforme fabriquées par WAAM (Michl, et al. 2020) a été conduite dans le cas d’aciers de construction. Dans ces cas, le procédé de fabrication additive a été utilisé pour sa capacité géométrique à produire des préformes proches de la forme finale visée. Le comportement en mise en forme à chaud du matériau déposé par le procédé WAAM doit être considéré dans la mesure où celui-ci n’a pas la structure corroyée conventionnelle en mise en forme. (Motallebi et al. 2022) ont rassemblé les données de la littérature concernant les propriétés à chaud d’alliages déposés par différents procédés de fabrication additive. Il s’agit, par exemple, de l’alliage Ti-6AL-4V déposé par EBM et SLM ou de l’inconel 718 par le procédé WAAM (Sujan et al. 2023). Le plus souvent, le matériau déposé a la même composition chimique que le matériau du substrat, évitant ainsi les phénomènes de dilution dans les zones de transition entre le substrat et la zone de dépôt. L’objectif visé dans ces études est un gain de matière (meilleure mise au mille) et une réduction des gammes de mise en forme. Dans les travaux de thèse, présentés ici, l’idée est de considérer la forgeabilité d’une préforme bimétal obtenue par WAAM suivant les trois échelles décrites par (Wang et al. 2014). Par rapport aux principaux travaux de la littérature, le matériau déposé n’a pas une composition identique à celle du substrat. On considère la forgeabilité intrinsèque du matériau déposé mais également son interaction avec le substrat et l’aptitude à maitriser la répartition des matériaux et les sollicitations thermomécaniques au cours de l’opération de mise en forme. Cette dernière nécessite notamment de prendre en compte le comportement de l’interface et des zones de transition. Le travail envisagé considère la gamme de mise en forme complète avec, en particulier, la chauffe initiale qui va potentiellement par les phénomènes de diffusion faire évoluer la structure dans la zone de transition. Il s’agit donc bien de considérer la forgeabilité globale d’une ébauche bimétal obtenue par WAAM.
La mise en forme multi-matériaux comporte deux difficultés principales : Elle doit permettre d’obtenir une pièce finale avec la bonne répartition des matériaux tout en appliquant les sollicitations thermomécaniques nécessaires à la transformation de la structure métallurgique issue du WAAM. Dans le cas d’une préforme obtenue par WAAM, celle‑ci doit également pouvoir compenser les défauts inhérents au procédé, notamment les défauts de compacité et les inclusions. Elle présente en outre des ondulations et des variations géométriques de surface que l’opération suivante devra être en mesure d’absorber.

Depuis sa création en 1780, l’Ecole Nationale Supérieure Arts et Métiers s’attache à répondre aux défis industriels et aux enjeux sociétaux, en constante évolution.Etablissement public scientifique, culturel et professionnel (EPSCP) sous tutelle unique du ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche, il est composé de huit campus et de trois instituts répartis sur le territoire.Sa première mission : Former des ingénieurs capables de concevoir des produits et systèmes respectueux de l’environnement, mais aussi de contrôler une organisation industrielle en maîtrisant les risques et les coûts. La thèse se déroulera au campus Arts et Métiers de Metz au sein du laboratoire de Conception Fabrication Commande (LCFC) et du laboratoire 'Étude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (LEM3 - UMR CNRS 7239). Ecole Doctorale Sciences des Matériaux et Ingénierie (ED SMI). Elle est spécialisée dans les sciences des matériaux et l’ingénierie, offrant un cadre propice à l’innovation technologique. Elle favorise les interactions avec le monde industriel grâce à de solides partenariats.