Caractérisation des émissions générées au cours des procédés de fabrication additive métallique

Additive manufacturing processes are increasingly present in industry. While the large public has been familiar with 3D printers for about ten years, the scientific world has been working with them for nearly thirty years. Over the last few decades, the appearance of new technologies has allowed them to expand into the industrial world. This development raises many questions about current issues, such as those related to the processes' performance, their energy and environmental impact or the correct use by developers, especially in terms of preventive control of health risks. These issues are particularly important for metal additive manufacturing processes that enable the production of metal alloy parts, given the high expectations of the medical, aerospace and automotive sectors, as well as the inherent risks to the handling of these metallic powders (toxicity by inhalation and explosive atmosphere, etc). The present study is conducted as part of a thesis funded by the National Institute for Research and Safety (INRS). It aims to characterize particulate emissions generated by a metal additive manufacturing process known as " L-PBF" (Laser-Powder Bed Fusion), during the several phases of the manufacturing process (e.g. powder sieving, powder loading, manufacturing, unpacking and machine cleaning, etc.), and according to the different workplaces (machine source, near field and operator). To carry out a correct characterization of the exposure and the aerosol quantification generated in the manufacturing facility, real time and integrated metrology instruments were combined. We were also interested in the possible exposure during transitory phases, such as the cleaning and maintenance of the manufacturing facilities. Finally, we conducted a study on the impact of the metal powder reuse on the modification of the physicochemical, mechanical and toxicological properties.Les procédés de fabrication additive sont de plus en plus présents dans l’industrie. Leur apparition n'est pas nouvelle, puisque le monde scientifique s'y intéresse depuis près de trente ans. L’apparition relativement récente de nouvelles technologies ont permis leur essor au sein du monde industriel. Cet essor suscite de nombreuses interrogations à des problématiques très actuelles, comme celles liées aux performances des procédés, à leur impact énergétique et environnemental ou celle de leur bonne utilisation par les concepteurs, notamment au niveau de la maitrise préventive des risques sanitaires. Ces questions sont particulièrement importantes pour les procédés de fabrication additive métallique qui permettent de réaliser des pièces en alliages métalliques, compte tenu des fortes attentes des secteurs médicaux, aéronautiques et automobiles, ainsi que des risques inhérents la manipulation de ces poudres métalliques (toxicité par inhalation et atmosphère explosif, etc). La présente étude est réalisée dans le cadre d'un travail de thèse financé par l’Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS). Elle vise à caractériser les émissions particulaires générées par un procédé de fabrication additive métallique dit "L-PBF" (Laser-Powder Bed Fusion), lors des différentes phases du processus de fabrication (tamisage et chargement de la poudre, fabrication, déballage et nettoyage de la machine, etc.), et par rapport aux différents postes de travail (source de la machine, champ proche et opérateur). Pour mener une bonne caractérisation de l'exposition des aérosols générés dans le local de fabrication, des instruments de métrologie en temps réel et différé ont été couplés. Nous nous sommes intéressés aussi à l’exposition éventuellement possible lors des phases annexes, tel que le nettoyage et la maintenance des locaux de fabrication. Enfin, nous avons mené une étude sur l’impact de la réutilisation de la poudre métallique sur le changement des propriétés physico-chimique, mécaniques et toxicologiques