Thèse soutenue

Modélisation multi-échelles et multi-physiques d'un procédé électrochimique dédié au parachèvement de pièces obtenues par fabrication additive
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Auteur / Autrice : Aurélien Boucher
Direction : Jean-Yves HihnMarie-Laure Doche
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 24/03/2023
Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
Laboratoire : Univers- Transport- Interfaces- Nanostructures- Atmosphère et environnement- Molécules (UMR 6213) / UTINAM
Jury : Président / Présidente : Joël Rech
Examinateurs / Examinatrices : Loïc Exbrayat
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Vivier, Christine Lefrou

Mots clés

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Résumé

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Les bouleversements liés à l’essor de la fabrication additive sont nombreux dans l’industrie, en particulier dans le secteur aéronautique, avec des perspectives permettant de véritables ruptures technologiques en termes de forme et de conception. Cependant, ces procédés rencontrent des limites propres à leur état de surface brut. Les besoins de parachèvements sont cruciaux pour la montée en maturité de ces procédés. Parmi les différents procédés disponibles, l’électropolissage présente de nombreux avantages avec un bon retour d’expérience sur des substrats variés et une dangerosité limitée des électrolytes. La maitrise de cette technique passe toutefois par le développement d’outillages spécifiques, qui devient ici plus complexe du fait de la grande liberté de conception des pièces, associée à des séries limitées. La capacité à modéliser ces procédés présente un enjeu important pour le groupe Safran pour garantir son déploiement industriel. Le principal objectif de cette thèse est le développement de modèles de simulation d’un procédé d’électropolissage de pièces issues de fabrication additive. Pour cela, une stratégie en trois grandes étapes a été proposée. Dans un premier temps, différents modèles ont été développés pour simuler l’électropolissage de l’acier inoxydable 316L. À partir d’un premier modèle de distribution secondaire du courant, un modèle de distribution pseudo-tertiaire a été développé en s’appuyant sur des abaques expérimentaux et sur le couplage de l’électrochimie et de la dynamique des fluides. Ce modèle permet de prédire les vitesses de dissolution et de diminution de rugosité en tout point des pièces, en prenant en compte les distributions locales du potentiel et de l’agitation. Dans un second temps, ces modèles ont été étendus à un autre matériau, l’inconel 718, d’intérêt majeur pour le secteur aéronautique. Enfin, ces modèles développés pour l’inconel 718 ont été utilisés pour optimiser l’outillage ainsi que les conditions de traitement d’une pièce de moteur d’avion utilisée comme démonstrateur par Safran. L’outillage spécifique proposé a été réalisé en impression 3D et utilisé pour le traitement de pièces réelles. En comparant les données simulées et le démonstrateur électropoli dans une unité pilote, la prédictibilité de diminution de rugosité du modèle pseudo-tertiaire est supérieur à 90%.