Par l’équipe InfoTek3D.com Publié le 31 octobre 2025
Dans l’univers de l’impression 3D métallique, deux alliages dominent le paysage industriel : l’AlSi10Mg (aluminium-silicium-magnésium) et le Ti-6Al-4V, plus connu sous le nom de TC4. Si vous les utilisez déjà sur vos machines SLM, EOS, Renishaw ou 3D Systems, vous savez qu’ils ne sont pas interchangeables. L’un excelle en légèreté et conductivité, l’autre en résistance et biocompatibilité.
Cet article n’est pas une fiche produit générique. C’est un guide opérationnel complet, basé sur des données réelles de production, des retours terrain et des normes industrielles (ISO/ASTM). Que vous imprimiez des prototypes, des pièces fonctionnelles ou des implants certifiés, vous trouverez ici tout ce qu’il faut pour optimiser vos impressions, du fichier CAO au contrôle final.
1. AlSi10Mg : L’Aluminium Optimisé pour l’Additive Manufacturing
Composition Chimique (ASTM F3318)
| Élément | Teneur (%) |
|---|---|
| Al | Base |
| Si | 9,0 – 11,0 |
| Mg | 0,25 – 0,45 |
| Fe | ≤ 0,55 |
| Autres | ≤ 0,15 chacun |
La présence de silicium forme un eutectique à bas point de fusion, ce qui améliore la coulabilité et réduit les risques de fissures lors de la solidification rapide en L-PBF.
Propriétés Mécaniques : États Bruts vs Traité
| État | Rm (MPa) | Rp0.2 (MPa) | A (%) | Dureté (HB) |
|---|---|---|---|---|
| Brut d’impression | 300–340 | 190–230 | 3–6 | 90–110 |
| Détensionné (300°C/2h) | 310–350 | 200–240 | 4–7 | 95–115 |
| T6 (solution + vieillissement) | 340–390 | 230–280 | 5–9 | 110–130 |
Recommandation InfoTek3D : Le traitement T6 est quasi-obligatoire pour les pièces structurelles. Il augmente la limite d’élasticité de +40 % grâce à la précipitation de Mg₂Si.
Paramètres d’Impression Validés (L-PBF – Laser 400 W)
| Paramètre | Valeur optimale |
|---|---|
| Puissance laser | 350 – 380 W |
| Vitesse de balayage | 1200 – 1600 mm/s |
| Épaisseur de couche | 30 – 50 µm |
| Espacement de hachures | 0,13 – 0,17 mm |
| Énergie volumique | 75 – 85 J/mm³ |
| Température de plateau | 180 ± 20 °C |
| Atmosphère | Argon (O₂ < 500 ppm) |
Astuce : Une rotation de balayage à 67° entre couches réduit les contraintes résiduelles de ~25 % (mesure DIC).
Post-Traitement : De la Poudre à la Pièce Finie
- Détensionnement : 300 °C / 2 h → élimine 80 % des contraintes.
- Sablage : Billes de verre 100–200 µm → Ra < 15 µm.
- Anodisation (optionnelle) : Type II (15 µm) ou Type III (25 µm) pour corrosion.
- Usinage CNC : Fraises carbure monobloc, avance 0,05 mm/dent, lubrifiant soluble.
Applications Réelles
| Projet | Gain Observé |
|---|---|
| Châssis de drone FPV | –48 % de poids vs 7075 usiné |
| Support batterie EV | –35 % de coût vs fonderie |
| Dissipateur LED 300 W | +70 % de surface d’échange |
Témoignage client : « Avec AlSi10Mg + T6, on a remplacé une pièce moulée en 5 jours au lieu de 6 semaines. » – Atelier Proto3D, Lyon.
2. Ti-6Al-4V (TC4) : L’Alliage Aérospatial par Excellence
Composition (Grade 5 – AMS 4911)
| Élément | Teneur (%) |
|---|---|
| Ti | Base |
| Al | 5,5 – 6,75 |
| V | 3,5 – 4,5 |
| Fe | ≤ 0,30 |
| O | ≤ 0,20 |
| C | ≤ 0,08 |
La structure α+β offre un équilibre parfait entre résistance, ductilité et résistance à la fatigue.
Propriétés Mécaniques : Impact du Post-Traitement
| État | Rm (MPa) | Rp0.2 (MPa) | A (%) | Fatigue (MPa, R=-1) |
|---|---|---|---|---|
| Brut d’impression | 950–1100 | 850–950 | 6–10 | 400–500 |
| Recuit (650°C/2h) | 920–1000 | 830–900 | 8–12 | 450–550 |
| HIP (920°C/100 MPa/2h) | 900–1000 | 820–900 | 10–14 | 550–650 |
HIP = indispensable pour les pièces certifiées (aéronautique, médical). Il ferme 99,9 % des porosités internes.
Paramètres d’Impression (L-PBF – Laser 400 W)
| Paramètre | Valeur optimale |
|---|---|
| Puissance laser | 280 – 340 W |
| Vitesse de balayage | 800 – 1200 mm/s |
| Épaisseur de couche | 30 – 60 µm |
| Espacement de hachures | 0,10 – 0,14 mm |
| Énergie volumique | 60 – 75 J/mm³ |
| Température de plateau | 100 – 200 °C |
| Atmosphère | Argon (O₂ < 100 ppm) |
Danger : O₂ > 1000 ppm → risque d’inflammation de la poudre. Contrôle obligatoire.
Post-Traitement Critique
| Étape | Procédure Standard |
|---|---|
| Détensionnement | 650 °C / 2 h sous vide |
| HIP | 920 °C / 100 MPa / 2 h |
| Sablage | Alumine 220 mesh → Ra < 10 µm |
| Passivation | ASTM F86 (HNO₃) |
| Contrôle non-destructif | Tomographie RX (résolution < 50 µm) |
Applications Certifiées
| Domaine | Exemple de pièce | Norme |
|---|---|---|
| Aérospatial | Support de satellite lattice | AS9100 |
| Médical | Implant fémoral sur mesure | ISO 13485 |
| Sport automobile | Bielle optimisée topologie | FIA |
Résultat mesuré : Une bielle TC4 imprimée + HIP → –38 % de masse, +22 % de rigidité.
Comparaison Directe : AlSi10Mg vs TC4
| Critère | AlSi10Mg | TC4 | Vainqueur |
|---|---|---|---|
| Densité | 2,67 g/cm³ | 4,43 g/cm³ | AlSi10Mg |
| Résistance à la traction | 380 MPa (T6) | 1100 MPa (brut) | TC4 |
| Coût matière | ~80 €/kg | ~450 €/kg | AlSi10Mg |
| Conductivité thermique | 160 W/m·K | 7 W/m·K | AlSi10Mg |
| Température max | 150 °C | 400 °C | TC4 |
| Biocompatibilité | Moyenne | Excellente | TC4 |
| Vitesse d’impression | ★★★★★ | ★★★ | AlSi10Mg |
Quand Choisir l’Un ou l’Autre ?
| Situation | Matériau conseillé | Raison clé |
|---|---|---|
| Pièce légère, budget limité | AlSi10Mg | ×6 moins cher |
| Charge élevée, fatigue, chaleur | TC4 | ×3 plus résistant |
| Dissipation thermique | AlSi10Mg | ×20 conductivité |
| Implant ou pièce certifiée médicale | TC4 (Grade 23 ELI) | ISO 10993 |
| Prototype rapide (< 48h) | AlSi10Mg | Impression 2x plus rapide |