Direct manufacturing of net-shape functional components/test-pieces for aerospace, automotive and other applications

Laser consolidation (LC) is a novel computer-aided manufacturing process being devetoped by the Industrial Materials Institute of National Research Councit of Canada (NRC-IMI). This rapid manufacturing process produces net-shape functional metallic parts layer-by-layer directly from a CAD model by using a laser beam to melt the injected powder and re-solidifying it on the substrate or previous layer. As an alternative to the conventional machining process, this novel manufacturing process builds net-shape functional parts or features on an existing part by adding instead of removing materials. In this paper, laser consolidation of various high performance materials (such as Ni-alloys, tool steels, etc.) will be demonstrated to manufacture functional components or test-pieces (such as shellbased mold inserts, impeller, intersected multihexgon tube, goblet shape, etc.) lor polential aerospace, automotive and other applications. In the paper, dimensional accuracy of various laserconsolidated test-pieces will be measured and compared with CAD models. In addition, an example will be given on laser consolidation to build complex cold spray nozzles that are difficult to make otherwise and significantly improve the performance.La consolidation laser (CL) est un nouveau proc\ue9d\ue9 de fabrication assist\ue9 par ordinateur mis au point par l\u2019Institut des mat\ue9riaux industriels du Conseil national de recherches du Canada (IMI-CNRC). Ce proc\ue9d\ue9 de fabrication rapide permet de produire des pi\ue8ces m\ue9talliques fonctionnelles \ue0 finition imm\ue9diate couche par couche directement \ue0 partir d\u2019un mod\ue8le de CAO, en utilisant un faisceau laser pour fondre la poudre inject\ue9e et la solidifier de nouveau sur le substrat ou la couche pr\ue9c\ue9dente. En tant que solution de rechange \ue9ventuelle au proc\ue9d\ue9 d\u2019usinage classique, ce nouveau proc\ue9d\ue9 de fabrication permet de construire des pi\ue8ces ou des caract\ue9ristiques fonctionnelles \ue0 finition imm\ue9diate sur une pi\ue8ce existante en ajoutant des mat\ue9riaux au lieu d\u2019en enlever. Dans le pr\ue9sent article, on met en \ue9vidence la consolidation laser de divers mat\ue9riaux tr\ue8s performants (y compris les alliages de nickel et les aciers \ue0 outils) pour fabriquer des composantes fonctionnelles ou des \ue9prouvettes (telles que moules en forme de coquille, roue \ue0 pales, tubes hexagonaux crois\ue9s et tubes calciformes) pour des applications possibles dans les secteurs de l\u2019a\ue9rospatiale et de l\u2019automobile et d\u2019autres applications. Dans le pr\ue9sent article, on mesure la pr\ue9cision dimensionnelle de diff\ue9rentes pi\ue8ces d\u2019essai consolid\ue9es au laser et on la compare aux mod\ue8les de CAO. De plus, on donne comme exemple d\u2019utilisation de la consolidation laser la construction de buses complexes pour la projection dynamique par gaz froid qui, autrement, sont difficiles \ue0 fabriquer, et ce proc\ue9d\ue9 am\ue9liore consid\ue9rablement la performance.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye