Fabrication de surfaces uniformément microtexturées en acier inoxydable : de la fabrication additive polymère à la fonderie à cire perdue

Abstract

La fabrication de surfaces microtexturées se fait habituellement soit par une approche top-down, durant laquelle la matière est retirée du substrat, soit par une approche bottom-up pour laquelle la matière est directement ajoutée au substrat. L’acier inoxydable est difficile et onéreux à mettre en oeuvre par les procédés de fabrication additive métallique à base de poudre, qui ne permettent pas d’obtenir une bonne précision en dessous de 200 μm. L’objectif des travaux présentés est d’utiliser un procédé de coulée peu conventionnel pour fabriquer de l’acier inoxydable microarchitecturé. Cette méthode s’inspire directement de la joaillerie haut de gamme et de la fonderie en coque traditionnelle. Pour commencer, une surface est texturée numériquement grâce à un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) puis imprimée en Fabrication Additive (FA). Le rendu de l’impression 3D est en résine polymère qui sert par la suite à fabriquer un négatif de la microtexture en matériau réfractaire (silice). L’acier inoxydable liquide (T > 1430°C) est alors moulé dans le réfractaire afin de reproduire la surface texturée initialement en polymère. Les coulées de métal se font dans un four à induction sous vide primaire, classiquement utilisé pour le titane en odontologie ou les métaux précieux en joaillerie. Le moulage de l’acier inoxydable à l’échelle micrométrique est un défi technique à cause de sa grande tension de surface, sa grande viscosité dynamique et des températures de travail élevées. Ces travaux explorent donc des motifs de textures de différentes tailles et formes avec un procédé de coulée encore peu envisagé pour l’acier inoxydable.