Une machine de revêtement laser typique pour la fabrication additive se compose d'une source laser, d'une tête de traitement, d'une commande numérique et d'un boîtier. Le matériau peut être ajouté sous forme de fil ou de poudre. La puissance laser nécessaire dépend du matériau et de la vitesse de dépôt visée. En règle générale, des lasers à diode, à fibre ou à disque proche infrarouge de 0.5 à 3 kW sont utilisés. La machine présentée ici dispose d'un laser à diode de 680 W, de six axes de mouvement indépendants et d'un volume de construction de 1000 1500 × 1000 1.1 × XNUMX XNUMX mm (L × H × P). Il est équipé d'une tête de traitement coaxiale à base de poudre. Pour le contrôle du processus, un pyromètre et un système de vision par ordinateur sont en place (voir Fig. XNUMX).

Partant de la source du faisceau laser, la lumière laser est guidée vers la tête de traitement via une fibre optique. Là, le faisceau se propage à travers une lentille convergente qui collimate le faisceau. Le faisceau est réfléchi sur un miroir dichroïtique à un angle de 45°. Le miroir est transmissif pour le pyromètre et la longueur d'onde de la caméra. Les faisceaux combinés de processus et de capteur sont focalisés sur un substrat. La pièce est fondue localement et à travers une buse annulaire. Du gaz de protection et de la poudre métallique sont ajoutés coaxialement. Le déplacement de la tête de traitement génère des cordons de soudure qui peuvent être orientés dans les directions x et y. L'accumulation volumétrique est créée en empilant des couches et en refondant des matériaux précédemment imprimés.

Les matériaux pouvant être traités par revêtement laser sont multiples. La principale exigence est la disponibilité sous forme de poudre ou de fil, selon la technique utilisée. L'un des avantages des matériaux à base de poudre est que la composition du matériau peut être facilement modifiée (voir Fig. 1.2) (Neef et al. 2019). Même des alliages in situ de matériaux incompatibles comme les métaux et les céramiques peuvent être obtenus. La poudre métallique atomisée imprimable peut aller de l'acier de construction aux superalliages de nickel spéciaux comme le CMSX-4 et le PWA 1426 (Alfred et al. 2018). De plus, grâce au libre contrôle du débit massique de poudre, des pièces haute résolution peuvent être fabriquées. En revanche, les procédés de revêtement laser au fil sont utilisés pour les structures plus grossières. Il s’agit d’un processus plus propre puisque moins de matière est perdue en cas de pulvérisation excessive de poudre. Généralement, les fils métalliques sont disponibles à moindre coût, mais avec leur composition métallurgique fixe, les variations d'additifs ne peuvent être effectuées qu'en enduisant la surface des fils (Gehling et al. 2019). Les propriétés de la poudre telles que la taille et la distribution des particules, ainsi que leur morphologie, dictent la fluidité de la poudre en raison de l'imbrication possible des grains individuels. Comparé aux procédés sur lit de poudre, le revêtement laser est moins sensible aux variations de ces propriétés et permet d’obtenir des compositions de poudre hétérogènes.

Un aperçu des matériaux courants de fabrication additive peut être consulté dans le tableau 1.1.