Le process de fabrication additive métallique (FAM), a contrario d'autres procédés tels que la fonderie ou l'usinage, permet de nombreuses libertés de design (géométries creuses fermées, optimisation topologique) et réduit le nombre d'étapes de production (pièce « near net shape »). Un procédé de FAM est particulièrement utilisé pour les pièces de grandes dimensions : la fabrication additive métallique type Wire + Arc Additive Manufcaturing (WAAM).

Le process WAAM consiste en la juxtaposition de cordons de soudure par couches jusqu'à atteindre la forme finale. La pièce résultante possède une histoire thermique complexe, une microstructure très marquée par le process ainsi qu'un état de surface présentant de fortes aspérités qu'il peut être nécessaire de corriger par usinage. Cela implique à la fois de fortes contraintes résiduelles, un comportement hétérogène en déformations et de nombreux concentrateurs de contraintes en surface brute néfastes pour la tenue en fatigue.

L'objectif de cette étude est de mettre en place une chaine numérique de dimensionnement en fatigue pour des structures issues du process WAAM. Dans un premier temps le comportement en fatigue du matériau est caractérisé expérimentalement (mécanisme de ruine, limite d'endurance, ...). Pour cela on utilise la méthode d'auto-échauffement qui permet l'estimation rapide des propriétés en fatigue d'un matériau. Deux états de surface, usinée ou brute, sont considérés pour pouvoir tenir compte de la nature hétérogène des propriétés en fatigue du matériau.

Dans un second temps, un critère probabiliste de tenue en fatigue est identifié sur les résultats expérimentaux et est intégré dans un outil numérique de post-traitement en fatigue. Ce critère tient compte des états de surface de par son identification mais aussi des effets d'échelles, justifiant son utilisation sur une structure réelle. L'outil permet alors de prédire la durée de vie d'une pièce associée à une probabilité locale de rupture, repérant ainsi les zones critiques selon la géométrie de la structure, le champ de contrainte et l'état de surface au lieu considéré.