En labo, l’IA trouve des réglages DED à 500 W pour un alliage NASA

Sur un système de dépôt d’énergie dirigée (DED) à alimentation en poudre et à cinq axes, des chercheurs de l’université d’État de Washington et de l’université du Minnesota ont trouvé une méthode viable pour imprimer l’alliage cuivreux GRCop-42 de la NASA avec une puissance laser de 500 W. Leur méthode guidée par l’intelligence artificielle (IA), baptisée BEAM, a atteint ce niveau minimal testé après 37 expériences infructueuses menées sur plusieurs mois. Les pièces sont des démonstrateurs de laboratoire, et non des composants homologués pour l’aéronautique.

Le DED est un procédé d’impression 3D métallique qui utilise un laser et une alimentation en poudre métallique pour fabriquer une pièce. Le GRCop-42 est un alliage de cuivre, de chrome et de niobium développé par la NASA pour des applications aéronautiques à haute température. Sa conductivité thermique et ses propriétés à température élevée conviennent aux composants exposés à des flux thermiques importants, mais le cuivre absorbe relativement peu le rayonnement infrarouge des lasers à fibre classiques et dissipe rapidement la chaleur de la zone de traitement. L’équipe décrit la mise au point d’une fenêtre de procédé sous 900 W comme particulièrement difficile.

BEAM réduit l’étendue de cette recherche en tirant les leçons des impressions précédentes, réussies ou non, en sélectionnant les combinaisons de paramètres prometteuses et en mettant à jour son modèle après chaque essai physique. Contrairement à l’optimisation bayésienne classique, qui recherche généralement un optimum, BEAM cherche plusieurs configurations viables et utilise les connaissances du domaine pour écarter les combinaisons irréalistes. Dans cette étude, la méthode a testé des puissances laser fixes de 950 W, 700 W, 600 W et 500 W, avec un budget initial de dix expériences à chaque niveau.

Les réglages réussis ont fait ressortir un enseignement sur le procédé : ils associaient généralement des vitesses de balayage élevées à de faibles hauteurs de couche. Une configuration viable à 700 W utilisait une vitesse de balayage de 1 600 mm/min et une hauteur de couche de 0,11 mm. À 500 W, la configuration réussie utilisait une vitesse de balayage de 250 mm/min et une hauteur de couche de 0,3 mm. Les chercheurs ont d’abord démontré ces réglages sur des blocs de test, puis produit des éprouvettes cylindriques plus grandes. Après usinage, un cylindre imprimé à 700 W présentait un intérieur compact avec un minimum de défauts, tandis que sa coupe transversale montrait une transition régulière entre l’Inconel 718 et le GRCop-42.

La conséquence pratique est une méthode plus courte et plus ciblée pour les équipes qui mettent au point des paramètres de fabrication additive métallique : l’étude visait à réduire le temps et les ressources nécessaires pour identifier des conditions viables, et indique que le résultat pourrait faciliter l’accès à des systèmes DED moins puissants. La campagne a duré trois mois, mais elle n’a pas permis d’homologuer les pièces pour un usage aéronautique. La prochaine étape des chercheurs consiste à étendre BEAM à d’autres alliages et compositions.