Quels alliages d'aluminium sont les plus couramment utilisés en WAAM pour les applications structure...

Alliages primaires : Excellente soudabilité et résistance à la corrosion

Les alliages d'aluminium les plus couramment utilisés dans la fabrication additive par arc avec fil (WAAM) pour les applications structurelles sont choisis principalement pour leur excellente soudabilité, leur rapport résistance/poids et leur résistance à la fissuration par solidification. Les alliages de la série 5xxx (Al-Mg), en particulier ER5183 et ER5087, sont des choix fondamentaux. Leur teneur en magnésium (Mg) confère un durcissement par solution solide sans former de phases fragiles sujettes à la fissuration lors des cycles thermiques rapides du WAAM. Ces alliages offrent une excellente résistance à l'état soudé, une résistance exceptionnelle à la corrosion—en particulier en milieu marin—et sont largement utilisés pour les composants structurels de grande taille dans des secteurs comme le maritime et les transports.

Alliages polyvalents et traitables thermiquement pour une résistance accrue

Pour les applications nécessitant une résistance spécifique plus élevée, les alliages de la série 6xxx (Al-Mg-Si) sont prédominants. ER4043 (AlSi5) et ER4943 sont des fils d'apport fréquemment utilisés. La teneur en silicium (Si) améliore la fluidité, réduit la fissuration à chaud et assure un bon contour du cordon de soudure. Bien que leur résistance à l'état déposé soit inférieure à celle des alliages 5xxx, ils répondent bien au traitement thermique post-WAAM (mise en solution et vieillissement artificiel), permettant une récupération et une amélioration significatives de la résistance. Cela les rend adaptés pour les cadres et composants structurels dans l'aérospatial et l'aviation, où le traitement thermique post-processus est standard.

Alliages aérospatiaux de haute résistance

Portée par la demande du secteur aérospatial, la R&D se concentre de manière significative sur le traitement des alliages de haute résistance des séries 2xxx (Al-Cu) et 7xxx (Al-Zn) via le WAAM. Des alliages comme le 2024 (Al-Cu-Mg) et le 7075 (Al-Zn-Mg-Cu) sont très recherchés pour leur résistance exceptionnelle. Cependant, leur traitement par WAAM est difficile en raison d'une forte sensibilité à la fissuration par solidification et d'une porosité importante. Un dépôt réussi nécessite souvent un contrôle précis de l'atmosphère de protection, des compositions de fil spécialisées avec des affinants de grain (par exemple, Ti, Zr) et un refroidissement intégré entre passes. Les pièces fabriquées avec succès doivent généralement subir un traitement thermique post-dépôt strict et un Compactage Isostatique à Chaud (CIC ou HIP) pour atteindre des propriétés mécaniques et une densité optimales pour les utilisations structurelles critiques.

Sélection des alliages et considérations post-processus

Le choix d'un alliage d'aluminium pour le WAAM structurel est un équilibre entre la soudabilité, les propriétés mécaniques requises et la faisabilité du post-traitement. Pour les alliages non traitables thermiquement de la série 5xxx, les propriétés sont largement définies lors du dépôt, rendant le contrôle du processus primordial. Pour les alliages traitables thermiquement des séries 2xxx, 6xxx et 7xxx, le processus WAAM doit produire une préforme saine et sans fissures qui peut répondre de manière fiable aux cycles thermiques ultérieurs. Quel que soit l'alliage, la plupart des structures en aluminium produites par WAAM nécessitent une usinage CNC final pour atteindre la précision dimensionnelle et la finition de surface, car le processus produit une pièce de forme quasi-nette. La convergence du WAAM avec les techniques traditionnelles de impression 3D en aluminium et soustractives permet la fabrication de composants structurels optimisés et légers.