La fabrication de composants médicaux de qualité par fusion laser sélective exige un contrôle permanent du procédé. Un nouveau système de gestion de la qualité a été développé dans ce sens.
Grâce à un nouveau système de gestion de la qualité destiné au contrôle en temps réel, le lasercusing (technique de dépôt de poudre métallique au laser) va pouvoir satisfaire aux cahiers des charges particulièrement exigeants des secteurs de la médecine et de l’aéronautique. Atteindre une qualité Zéro défaut avec un procédé de lasercusing, également appelé fusion laser sélective (SLM, en anglais), exige un haut niveau de contrôle de la qualité et des processus. Le système mis au point par la société allemande Concept Laser, implantée à Lichtenfels, poursuit cet objectif.
Ce système repose essentiellement sur une évaluation conviviale des données de processus et peut s’adapter à ses exigences en termes de documentation. Tous les systèmes de contrôle utilisés jusqu’à présent ont été regroupés et améliorés pour cette nouvelle solution dans le but d’optimiser la reproductibilité du procédé. Les points de contrôle se situent au niveau du bain de fusion, de la poudre, du gaz de procédé, de la température et de la documentation. Le Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) à Cologne a été sollicité comme partenaire pilote pour tester cette nouvelle technique. Sa division « Technique des systèmes internes » exploite ce procédé à des fins de recherche pour des éléments de turbines et d’autres applications métalliques destinées à la construction aéronautique.
Le contrôle en temps réel du processus de fabrication au niveau du bain de fusion est d’une précision microscopique. Le lasercusing exige des détails de haute résolution, car il s’agit d’un procédé de microsoudage confiné à un espace réduit, avec une piste large d’environ 100 µm et une couche épaisse de 20 à 50 µm. Les cordons de soudure sont du même ordre de grandeur. Le module Bain de fusion contrôle le processus en cours en effectuant plusieurs milliers de relevés à la seconde, et il analyse les données pertinentes de la piste de soudure en temps réel. Ces relevés sont documentés et évalués par le logiciel du poste de travail.
Le système de gestion de la qualité prévoit même un module spécifique pour la poudre. Il est indépendant du poste de production pour que la poudre métallique puisse être filtrée en même temps qu’un processus de fabrication. Il est en outre possible d’atteindre un débit important avec un filtre dont le maillage est inférieur à 50 µm. Le module Poudre peut également être utilisé dans un environnement à gaz protecteur. L’oxygène est alors chassé avec de l’argon, ce qui garantit la composition chimique constante de la poudre métallique.
Pour finir, un double contrôle et un ajustement de la concentration en oxygène du gaz de procédé sont effectués dans le module Gaz de procédé. Dans une prochaine version, il permettra également de contrôler l’état du filtre et de réaliser un nettoyage automatique. Le module Température contrôle d’importants composants thermosensibles sur le poste de travail et renseigne sur les conditions en cours.
En fin de chaîne, le module Documentation, intégré au logiciel de lasercusing, contrôle le processus de fabrication en cours et génère des rapports pour toutes les données du module de gestion de la qualité en temps réel.
Conforme à la norme ASTM F136 relative aux implants chirurgicaux, ce nouveau système peut notamment contrôler le processus de fabrication avec des variantes de poudre de titane extrêmement fine (le CL41 TI) et fonctionner en temps réel avec un taux d’échantillonnage de l’ordre du kHz. Les poudres de qualité fine contribuent sensiblement à améliorer la qualité de finition de la surface. Le système développé par Concept Laser permet donc aujourd’hui de fabriquer des pièces métalliques par lasercusing en respectant les cahiers des charges les plus contraignants en termes de qualité et de sécurité des processus. op
Informations complémentaires www.conceptlaser.de
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