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Electropolissage de pièces de fabrication additive de forte rugosité initiale en alliages 316L et Inconel 718 : compréhension des mécanismes, apport des potentiels pulsés et dimensionnement du procédé

par Estelle Drynski

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Yves Hihn et de Marie-Laure Doche.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) , en partenariat avec UTINAM - Univers, Temps-fréquence, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (laboratoire) .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le projet AFTER ALM de l'IRT-M2P qui fédère 27 entreprises et trois laboratoires avec pour objectif la recherche de solutions pour le traitement de finition de pièces réalisées en fabrication additive (FA). L'objet du présent travail a été d'adapter le procédé d'électropolissage aux surfaces de fabrication additive extrêmement rugueuses en vue d'un transfert industriel. Les matériaux cibles sont l'acier inoxydable 316L et l'Inconel 718. Après l'analyse du comportement de l'acier inoxydable 316L à l'échelle laboratoire dans un électrolyte acide simplifié, le travail a consisté en l'élaboration des règles de transposition à l'échelle pilote pour le traitement des éprouvettes cibles du projet. Cependant, l'obtention d'un aspect esthétique poli miroir et d'une rugosité de l'ordre du micron s'accompagnent d'une déformation géométrique des pièces non négligeable. Pour contrebalancer cet effet, l'utilisation de potentiels pulsés s'est avé rée être une solution prometteuse. Après une optimisation des séquences à l'échelle laboratoire par l'étude des réponses en courant, le procédé est appliqué avec succès sur des éprouvettes mais également sur des géométries plus complexes (tubes, rainures). Les bons résultats en abattement de rugosité comme en maintien de l'intégrité géométrique confirment l'intérêt des potentiels pulsés. Enfin, une analyse multi-échelle de la rugosité par densité spectrale de puissance permet de comprendre les mécanismes mis en jeu pendant le procédé sous contrôle potentiostatique constant et pulsé. La dernière partie de ces travaux est dédiée à l'extension de la méthodologie à l'Inconel 718 issu de fabrication additive. L'utilisation des potentiels pulsés s'avère à nouveau être une alternative efficace sur les faces Upskin et Downskin des éprouvettes.

  • Titre traduit

    Electropolishing of additive manufacturing parts with high initial roughness in 316L and Inconel 718 alloys: understanding of the mechanisms, contribution of pulsed potentials and sizing of the process


  • Résumé

    This work is part of the AFTER ALM project of the IRT-M2P which brings together 27 companies and three laboratories with the aim of finding solutions for the finishing of parts made by additive manufacturing (FA). The purpose of this work was to adapt the electropolishing process to extremely rough additive manufacturing surfaces for the purpose of an industrial transfer. The materials studied are 316L stainless steel and Inconel 718. After the study of the behaviour of 316L stainless steel at the laboratory scale in a simplified acid electrolyte, the work consists in the transposition at a pilot-scale of the treatment rules for larger surfaces. However, obtaining a mirror-polished finish and a roughness of the order of a micron is accompanied by a significant geometric deformation of the parts. To counterbalance this effect, the use of pulsed potentials has proven to be a promising solution. After optimizing the sequences at the laboratory scale thanks to t he current responses analysis, the process was successfully implemented on project samples as well on more complex geometries (pipes, grooves). The good results in terms of roughness reduction and geometric integrity preservation confirm the value of pulsed potentials. Finally, a multi-scale analysis of the roughness by power spectral density helps to understand the mechanisms involved during the process under constant and pulsed potentiostatic control. The final part of this work is dedicated to the extension of the methodology to Inconel 718 issued of additive manufacturing. The use of pulsed potentials can be seen once again as an efficient alternative on both Upskin and Downskin faces of the specimens.