Soutenance de thèse de Bastien FOSSE

Détection in-situ par thermographie infrarouge de défauts de fabrication par Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) en vue d'un contrôle procédé en boucle fermée : applications aux alliages TA6V et 15-5PH

Résumé de la thèse en français

Le procédé de fusion laser sélective sur lit de poudre (L-PBF) permet d'obtenir des pièces de géométries complexes par la fusion couche par couche d'un lit de poudre métallique dans une atmosphère contrôlée. Plusieurs sources sont à l'origine de défauts dans les pièces fabriquées. A l'échelle du bain, il est observé des défauts de stabilité hydrodynamique et des défauts liés à son refroidissement rapide. D'autres défauts dit de construction sont observés à l'échelle de la couche (2D) et de la pièce (3D). L'objectif de cette thèse est de réduire ces différents types de défauts et ainsi améliorer la fiabilité des pièces obtenues. L'expérience acquise par le Centre des Matériaux sur la formation et l'origine de certains défauts a mis en évidence depuis une dizaine d'années la nécessité de suivre à tout instant la thermique du bain liquide. Les travaux réalisés durant cette thèse se sont donc focalisés sur la mise en place d'un dispositif amélioré de mesure de grandeurs thermiques in-situ du bain afin de pouvoir détecter, identifier, quantifier, localiser et réparer les défauts de fabrication. Pour cela, le développement d'un dispositif basé sur l'association et la synchronisation de deux caméras (l'une coaxiale et l'autre hors axe) a été réalisé. Une procédure de calibration du dispositif en température vraie avec l'analyse et le traitement des images permettent d'obtenir des informations thermiques, dimensionnelles et spatiales sur la partie liquide du bain. Ces informations quantitatives permettent, contrairement aux dispositifs rencontrés dans la littérature, d'obtenir une carte d'identité spécifique pour chaque type de défauts détectés. Cette meilleure identification des défauts permettra par la suite la mise en place d'actions correctives pour le contrôle du procédé et la réduction de défauts.

Résumé de la thèse en anglais

Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) is a process that produces parts with complex geometries by fusing a layer of metal powder in a controlled atmosphere. Several sources are at the origin of defects in the manufactured parts. At the bath scale, hydrodynamic stability defects and defects related to its rapid cooling are observed. Other so-called construction defects are observed at the layer (2D) and part (3D) scales. The objective of this thesis is to reduce these different types of defects and thus improve the reliability of the obtained parts. The experience acquired by the Materials Center on the formation and origin of certain defects has highlighted the need to monitor at any time the thermal of the liquid bath. The work carried out during this thesis focused on the implementation of an improved device for measuring thermal quantities in-situ of the bath in order to be able to detect, identify, quantify, locate and repair manufacturing defects. For that, the development of a device based on the association and the synchronization of two cameras (one coaxial and the other off-axis) has been realized. A calibration procedure of the device in true temperature with the analysis and the treatment of the images allow to obtain thermal, dimensional and spatial information on the liquid part of the bath. This quantitative information allows, contrary to the devices encountered in the literature, to obtain a specific identity card for each type of detected defects. This better identification of defects will allow the implementation of corrective actions for the control of the process and the reduction of defects.

Titre anglais : In-situ infrared thermographic detection of manufacturing defects by Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) for closed-loop process control: applications to Ti-6Al-4V and 15-5PH alloys
Date de soutenance : jeudi 16 décembre 2021 à 8h30
Adresse de soutenance : Mines ParisTech – Université PSL 60 Bd Saint-Michel, 75272 Paris, France – L109
Directeur de thèse : Vincent GUIPONT
Co-encadrant : Christophe COLIN

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