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Etude et caractérisation d'un alliage de titane bas module en impression 3D LPBF pour l'industrie horlogère et biomédicale

Ce travail de Bachelor s'inscrit dans le cadre de l'étude sur l'utilisation d'un alliage de titane à bas module de Young par fabrication additive LPBF (fusion sur lit de poudre). L'objectif principal est d'évaluer la faisabilité de l'impression 3D de l'alliage ZTM14N (Ti-19Nb-14Zr), un matériau encore peu documenté et de caractériser ses propriétés mécaniques et microstructurales pour des applications dans l'horlogerie ou le biomédical.

L'approche expérimentale a consisté à imprimer des séries d'échantillons en faisant varier les paramètres principaux de fabrication (hauteur de couche, vitesse de balayage, puissance laser, espacement de passe), afin d'en analyser les effets sur la porosité et la dureté. Les échantillons ont ensuite été analysés par microscopie optique, par la mesure de duretés Vickers et un essai de traction qui a permis d'estimer le module de Young et la résistance à la rupture.

Les résultats montrent qu'il est possible d'obtenir des pièces avec une porosité aussi basse que 0.35 % en ajustant finement les paramètres. Les observations suggèrent aussi qu'une hauteur de couche fine, une vitesse modérée et une puissance laser élevée sont favorables à une fusion homogène. Un benchmark de pièces optimisées a été réalisé et les premiers résultats mécaniques sont prometteurs avec une résistance à la rupture en traction légèrement en dessous de 800 MPa.

Enfin, plusieurs pistes de post-traitement sont proposées (sablage, traitements thermiques de stabilisation) pour adapter le matériau à des exigences industrielles spécifiques.