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Les technologies de contrôle s'attaquent à l'impression 3D

Alexandre Couto
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Les technologies de contrôle s'attaquent à l'impression 3D

Que ce soit dans l’aéronautique, le ferroviaire ou le médical, la fabrication additive est désormais intégrée dans les usines en tant qu’outil de production. Dédiée à la réalisation de pièces à haute valeur ajoutée et aux structures complexes – lattices, enchâssées ou dotées de canaux internes –, elle met au défi les procédés de contrôle qualité traditionnels. « Non seulement, les pièces imprimées possèdent des surfaces naturellement poreuses, ce qui nécessite des techniques permettant de distinguer les cavités bénignes des véritables défauts de fabrication, mais le contrôle doit également être réalisé en volume, compte tenu de la complexité des pièces », explique Jérôme Lopez, le directeur technique du Collège français de métrologie (CFM). Plusieurs technologies de contrôle non destructif tentent de relever le défi.

# La tomographie par rayons X

La championne de la résolution

Technologie de référence, la tomographie par rayons X consiste à prendre plusieurs radiographies de la pièce placée sur un plateau rotatif. Un algorithme de reconstruction crée ensuite un modèle numérique en trois dimensions pouvant être inspecté sous toutes ses coutures. Le procédé permet d’obtenir une résolution inégalée, en dessous du nanomètre.

« Plus la source de rayons X est proche de la pièce, plus nous gagnons en résolution, explique Frank Thibault, le responsable commercial des solutions X-Ray pour le constructeur d’équipements Zeiss. Il est possible de placer la lentille optique entre la pièce et la surface d’acquisition de la radio. L’image est alors agrandie comme dans un microscope. » On peut descendre à l’échelle de la particule de poudre pour en mesurer le diamètre et la sphéricité. Des informations importantes pour en évaluer la conformité.

Les tomographes à rayon X offrent un contrôle d’une très grande résolution.

Mais bien que très performante, la tomographie a également son lot d’inconvénients. Elle nécessite tout d’abord un équipement disposant d’une enceinte de protection aux radiations, ce qui ne permet pas une utilisation en cours de production. Par ailleurs, les tomographes sont limités aux pièces de petites dimensions. De plus, il faut compter plusieurs heures pour obtenir une image de haute résolution. Enfin, le coût de l’équipement est élevé : plusieurs centaines de milliers d’euros et jusqu’à 1 million d’euros pour une chaîne de contrôle complète.

# La spectroscopie par résonance acoustique

Un contrôle de routine

Cette technologie, également appelée méthode RUS (resonant ultrasound spectroscopy), consiste à exciter mécaniquement une pièce – en la tapant avec un petit marteau ou en la laissant glisser sur un toboggan – et à enregistrer le spectre de fréquence des vibrations produites. Celui-ci est comparé au spectre d’une pièce de référence, sans défauts. Si les deux mesures divergent, la pièce doit contenir des anomalies, en surface ou à l’intérieur.

Cette méthode est actuellement en phase d’expérimentation au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE). « Nous l’avons évaluée avec des pièces lattices, dont il manquait des branches de la structure pour certaines, explique Anne-Françoise Obaton, ingénieure de recherche en métrologie pour la fabrication additive. Nous avons pu identifier 100 % des pièces défectueuses. »

Le LNE mène des recherches sur la spectroscopie par résonance acoustique pour l’inspection de routine.

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