La fabrication additive, ou impression 3D, regroupe plusieurs procédés permettant d’obtenir des pièces par empilement de couches de matière à partir de modèles CAO, sans outillage spécifique. En l’espace d’une dizaine d’années, les procédés additifs ont vu leur notoriété croître bien plus rapidement que la rentabilité de leurs applications industrielles.En effet, ces technologies doivent encore gagner en maturité, en particulier pour les applications métalliques. C’est l’enjeu du projet FUI-9 FALAFEL dans lequel s’inscrit cette thèse, menée en partenariat avec plusieurs acteurs industriels et académiques. Elle a pour but d’accompagner le développement du procédé de dépôt laser direct (DLD), aussi appelé dépôt de métal assisté par laser (LMD).Celui-ci consiste à projeter et à fondre de la poudre métallique sur un substrat suivant un motif défini, couche après couche. Il permet d’obtenir des pièces de grandes dimensions peu complexes avec un état de surface moyen et une productivité correcte, mais encore insuffisante pour son industrialisation.La spécificité de ce travail est d’étudier le procédé DLD avec l’alliage de titane TA6V, dans des régimes opératoires permettant d’atteindre des débits volumiques de construction élevés (> 100 cm3/h).Les recherches sont orientées suivant deux axes. En premier lieu, on s’attache à améliorer la compréhension et la maîtrise du procédé, en établissant les relations entre paramètres opératoires, critères géométriques, stabilité du bain de fusion, rendement massique et microstructure générée.Dans un deuxième temps, on s’intéresse à la possibilité de réutiliser les poudres projetées non fondues. On étudie jusqu’à 3 niveaux de recyclage de la poudre, sans dilution avec de la poudre neuve, puis on vérifie que les propriétés mécaniques sont en accord avec les exigences aéronautiques. / Additive manufacturing, also known as 3D printing, aggregates several processes that allows to build parts by stacking layers of a given material, directly from CAD models, without specific tools. Over the past decade, additive processes have gained in notoriety much more rapidly than their industrial applications gained in profitability.Indeed, these technologies must still mature, especially for metallic applications. This is the challenge of the project FUI-9 FALAFEL, in which this thesis takes place, carried out in partnership with several industrial and academic actors. It aims to accompany the development of the direct laser deposition process (DLD), also known as laser metal deposition (LMD).This consists in projecting and melting metal powder on a substrate in a defined pattern, layer by layer. It allows to obtain large size and low complexity parts with high roughness and a proper productivity, despite being still insufficient for industrialization.The specificity of the present work is to study the DLD process in operating modes that allow to reach high build rates (> 100 cc/h), in application to the titanium alloy TA6V.This work is driven by two research focus. In the first place, we try to improve the understanding and control of the process by establishing the relationships between operating parameters, geometric criteria, melt pool stability, process efficiency and generated microstructure.In a second stage, we focus on the possibility to reuse powders that remain unmelted after deposition. Up to 3 levels of powder recycling are studied, without dilution with new powder. We then carried out tests to check that the mechanical properties were in accordance with the aeronautical requirements.

En utilisant des solutions de production issues des technologies de Fabrication Additive (FA), l’industrie s’ouvre de nouvelles possibilités pour la fabrication de pièces à haute valeur ajoutée. Dans le but d’être pleinement exploitables, ces procédés de fabrication doivent permettre la réalisation de pièces dont la qualité est adaptée aux besoins de l’industrie. Ces travaux se concentrent sur deux points ciblés de la maîtrise de la qualité en FA appliquée à la technologie Electron Beam Melting (EBM).Le premier point abordé s’intéresse à l’impact de la position d’une pièce dans l’espace de fabrication d’une machine sur la qualité géométrique de cette pièce. Pour caractériser l’espace de fabrication de la machine Arcam A1, plusieurs séries de pièces sont fabriquées à différentes localisation de l’espace, puis comparées à leur design initial. Les écarts mesurés entre les pièces et leur géométrie souhaitée montrent que la périphérie de l’espace de fabrication est une zone sujette à d’importants défauts géométriques. Ces défauts sont caractérisés et des solutions sont proposées pour en limiter l’impact sur la qualité géométrie des pièces.Le second point traite de la porosité des pièces fabriquées. Lorsque l’apport énergétique du faisceau d’électron n’est pas adéquat pour fondre correctement la poudre, des pores peuvent se former dans le matériau des pièces fabriquées. La géométrie et le matériau des pièces rendent difficiles la détection de ses pores. Une méthode de détection est proposée pour détecter la présence de pores dans une pièce via un contrôle standardisé sur un élément qui copie les conditions de fusion de la pièce. Cette méthode propose deux alternatives de contrôle : un contrôle optique (rapide, abordable mais peu précis) et un contrôle tomographique (plus précis que le précédent mais moins rapide et abordable). Un algorithme de traitement d’image innovant a été développé dans le cadre de cette étude afin de rendre les tomographies du témoin plus fiables. / By using production solutions from Additive Manufacturing (AM) technologies, the industry is opening up new possibilities for manufacturing high added value parts. In order to be fully exploitable, these manufacturing processes must allow the production of parts whose quality is adapted to the needs of the industry. This work focuses on two aiming points of quality control in AM applied to Electron Beam Melting (EBM) technology.The first point deals with the impact of a part position in the manufacturing space of a machine on the geometric quality of this part. To characterize the manufacturing space of the Arcam A1 machine, several series of parts are manufactured at different locations of the space, then compared to their initial design. The differences measured between the parts and their desired geometry show that the periphery of the manufacturing space is a zone subject to important geometrical defects. These defects are characterized and solutions are proposed to limit the impact on the geometrical quality of parts.The second point deals with the porosity of manufactured parts. When the energy supply of the electron beam is not adequate to melt the powder properly, pores can form in the material of the manufactured parts. The geometry and material of the parts make it difficult to detect its pores. A detection method is provided to detect the presence of pores in parts via a standardized control on an item that copies the parts merging conditions. This method offers two control alternatives: an optical control (fast, affordable but not very accurate) and a tomographic control (more accurate than the previous one but slower and costlier). An innovative image processing algorithm is developed as part of this study to make the item tomography scans more reliable.

Un nouveau procédé de fabrication additive de pièces métalliques, basé sur le procédé de soudage à l’arc appelé CMT (Cold Metal Transfert), est étudié dans l’objectif de réaliser des pièces en alliage d’aluminium Al-5Si. Un banc de fabrication additive basé sur le principe des imprimantes 3D open source, sur lequel a été intégré le procédé CMT, a été spécialement développé. Le procédé CMT permet de contrôler la fusion d’un fil d’aluminium et son dépôt sous la forme de gouttelettes sur la surface de construction, formant après solidification des « cordons » qui peuvent être superposés pour fabriquer des pièces. L’influence des paramètres du procédé sur les phénomènes de transfert de matière et de chaleur lors de la fusion du métal et de son dépôt sur la surface de construction, ainsi que sur les caractéristiques géométriques des cordons déposés, dans le cas de dépôts mono-cordon, puis dans le cas de murs formés par la superposition d’un grand nombre de cordons, est étudiée. Plusieurs défauts géométriques ont été observés, et les conditions de leur apparition analysées, grâce notamment à l’utilisation d’une caméra rapide. La compréhension des relations entre paramètres procédé, mécanismes de transfert de chaleur et de matière, et géométrie des cordons, a permis de corriger ces défauts en identifiant puis modifiant les paramètres procédé responsables de leur apparition. Enfin, une méthode de contrôle en ligne du procédé, basée sur l’analyse des signaux de tension et d’intensité produits par le générateur de soudage au cours du phénomène de dépôt, qui permet de détecter précocement l’apparition de défauts, et ainsi de modifier les paramètres procédé avant qu’ils ne s’amplifient, a été proposée. / A new additive manufacturing process for metallic parts, based on the arc welding process known as CMT (Cold Metal Transfer), is studied with the objective of building parts with the aluminium alloy Al5Si. A workbench for additive manufacturing based on the 3D printers open-source principle, on which the CMT generator was integrated, was specially developed. The CMT process allows to control the aluminium wire melting and its deposition under the form of droplets on the building surface, forming, after solidification, beads that can be superposed for the parts construction. The process parameters influence on the material transfer and heat transfer during the metal melting and deposition on the build surface, as well as on the geometric characteristics of the deposed beads, in the case of mono-layer deposits, and in the case of multi-layer walls, is studied. Many geometric defects were observed, and their apparition conditions analysed, thanks in particular to the use of a high-speed camera. The understanding of the relations between the process parameters, the melting and heat transfer mechanisms, and the beads geometry, allowed the defects correction by identifying and modifying the process parameters responsible of their apparition. Finally, an on-line control method for the process, based on the analysis of the voltage and current signals produced by the welding generator during the deposition phenomena, making possible the early detection of defects, and then the modification of the process parameters before they are amplified, has been proposed.

Additive manufacturing has a great potential to benefit die manufacture by shortening the lead time considerably and lifting the limitations on design complexity imposed by conventional manufacturing techniques. However, AM has its own requirements that together are known as Design for Additive Manufacturing and account for the process limitations. One of the significant requirements is mass efficiency of the design (it should be as light as possible). If it’s not fulfilled, AM won’t be able to make an economical solution or substitution despite having outstanding benefits. The present investigation has been framed with respect to such concern. This investigation attempts to draw a comparison between the performance of two design variants. Additionally, it has been tried to study the employed method, document implementation of the approach, and identify the challenges in accordance with design for additive manufacturing. Simulation of thermal stresses generated in die inserts for a given component during one cycle of high pressure die casting is presented. Initial design of the die inserts is subjected to redesign with the intention of mass reduction by incorporating honeycomb structure. Temperature evolution and resultant thermal stresses are analyzed for redesign and compared to those of original design. Simulation of high pressure die casting was carried out in MagmaSoft to obtain temperature history of die inserts and cast. Implicit nonlinear elastic fully coupled thermal displacement model was setup in Abaqus in which Magma results were used as input for stress calculation. Results show that according to our specific design, HPDC die with thin walled feature cannot withstand the thermal and mechanical load. However, with iterative analysis and proper topology optimization, a lightweight complex geometry die can be successfully made.

This research attempted to discover how Additive Manufacturing (AM) can best be used to increase the value of personalised consumer products and how designers can be assisted in finding an effective way to facilitate value addition within personalisable product designs. AM has become an enabler for end-users to become directly involved in product personalisation through the manipulation of three-dimensional (3D) designs of the product using easy-to-use design toolkits. In this way, end-users are able to fabricate their own personalised designs using various types of AM systems. Personalisation activity can contribute to an increment in the value of a product because it delivers a closer fit to user preferences. The research began with a literature review that covered the areas of product personalisation, additive manufacturing, and consumer value in product design. The literature review revealed that the lack of methods and tools to enable designers to exploit AM has become a fundamental challenge in fully realising the advantages of the technology. Consequently, the question remained as to whether industrial designers are able to identify the design characteristics that can potentially add value to a product, particularly when the product is being personalised by end-users using AM-enabled design tools and systems. A new value taxonomy was developed to capture the relevant value attributes of personalised AM products. The value taxonomy comprised two first-level value types: product value and experiential value. It was further expanded into six second-level value components: functional value, personal-expressive value, sensory value, unique value, co-design value, and hedonic value. The research employed a survey to assess end-users value reflection on personalised features; measuring their willingness to pay (WTP) and their intention to purchase a product with personalised features. Thereafter, an experimental study was performed to measure end-users opinions on the value of 3D-printed personalised products based on the two value types: product value and experiential value. Based on the findings, a formal added value identification method was developed to act as a design aid tool to assist designers in preparing a personalisable product design that embodies value-adding personalisation features within the product. The design method was translated into a beta-test version paper-based design workbook known as the V+APP Design Method: Design Workbook. The design aid tool was validated by expert designers. In conclusion, this research has indicated that the added value identification method shows promise as a practical and effective method in aiding expert designers to identify the potential value-adding personalisation features within personalisable AM products, ensuring they are able to fully exploit the unique characteristics and value-adding design characteristics enabled by AM. Finally, the limitations of the research have been explained and recommendations made for future work in this area.

Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception pour la réalisation depièces en fabrication additive (FA). Par rapport aux familles de procédés de fabrication standard que sontl'enlèvement de matière, la déformation plastique et la fusion, les procédés de FA présentent descaractéristiques nouvelles permettant la fabrication de pièces en multimatériaux, d'assemblagesindémontables ou encore de formes complexes. L’arrivée de cette nouvelle technologie implique unchangement de paradigme nécessitant l’accompagnement des concepteurs dans leurs missions dedéveloppement de produits de qualité. De plus les caractéristiques mécaniques et l'état de surfaces despièces obtenues en FA dépendent de leur orientation au moment de la réalisation. Par ailleurs, en fonctiondu procédé, de la géométrie souhaitée et de cette orientation, il peut être nécessaire d'intégrer du supportafin d'assurer la fabricabilité de la pièce. Nous avons donc défini une méthodologie de conception, quirespecte l’intégrité de la chaine numérique et dont la finalité est la production d'un modèle numériquetranché prêt à être fabriqué sur une machine de FA. Pour ceci, notre méthodologie se base sur lesdonnées du cahier des charges fonctionnel (CDCF) et les connaissances métier du procédé renseignéespar le concepteur afin de lui proposer automatiquement un premier solide dont la géométrie satisfait toutesces contraintes. Une étape d'optimisation topologique vient ensuite restreindre le volume de matière utilede la pièce afin de limiter son poids, son coût et le temps de fabrication. Enfin, si nécessaire, un supportoptimisé assurant la fabricabilité de la pièce est généré selon ces mêmes critères. Cette méthodologies'accompagne d'un cas d'étude industriel ainsi que de deux expérimentations visant à observer lapossibilité d'un parachèvement à l'acétone sur des pièces réalisée en ABS. La première expérimentationest un plan d'expérience mesurant l'état de surface obtenu en s'appuyant sur la température de l'acétone,le temps d'opération, l'inclinaison des surfaces de la pièce et son épaisseur. La seconde expérimentationest un test de traction visant à observer une modification de la tenue mécanique de pièces soumises à cetraitement. Indépendamment du type de machine et du procédé de FA, la méthodologie que nousproposons est un premier pas concret vers l’obtention de pièces directement conformes, que ce soit pourdes besoins industriels ou domestiques. / The aim of this thesis is to propose a design methodology to produce parts using additivemanufacturing (AM). Compared to standard manufacturing processes, as machining, forming, casting ormolding, AM processes have new features for manufacturing multi-material parts, nondetachableassemblies or complex shapes. The arrival of this new technology involves a paradigm shift that requiressupport to designers to develop quality products. Also the mechanical and finishing specifications of theparts obtained by AM depend on their orientation during the manufacturing. Furthermore, depending onthe process, the desired geometry and the orientation, it could be necessary to integrate a support in orderto ensure manufacturability of the part. We define a design methodology that respects the integrity of thedigital channel and whose purpose is to produce a sliced numerical model ready to be manufactured on anAM machine. For this, our methodology is based on data from functional specification and businessknowledge of the process indicated by the designer, to automatically propose a first solid geometry whichsatisfies all these requirements. After this first step, a step of topological optimization restricts the volumeof the part in order to reduce its weight, cost and manufacturing time. Finally, if necessary, optimizedsupport ensuring the manufacturability of the part is generated according to the same criteria. Thismethodology is accompanied by an industrial case study as well as of two experiments to observe thepossibility to finish parts made of ABS with acetone. The first experiment is an experimental design whichmeasures the obtained surface finish based on the temperature of the acetone, the operating time, theinclination of the surfaces of the piece and its thickness. The second experiment is a tensile stress testdesigned to observe a change in the mechanical resistance of the part. Regardless of the type of machineand the AM process, the methodology we propose is a first concrete step towards obtaining directlycompliant parts, whether for industrial or domestic use.

Afin de répondre aux exigences industrielles, aux besoins environnementaux ainsi qu’aux contraintes de fonctionnement, les composants électroniques doivent être protégés et interconnectés avec les autres éléments du système. Cette étape est appelée « Packaging ». Cependant, les technologies de packaging classiques, telles que le scellement de boitier, le brasage ou le moulage, sont généralement limitées au niveau de la géométrie du boitier, des interactions matières et ont un impact significatif sur le coût et la complexité de l’encapsulation. De plus, ces techniques sont peu évolutives au cours du développement de produit. En effet, la technique de packaging doit être définie dès le début de la conception du produit, en fonction du composant à encapsuler et des performances attendues. Le choix du mode d’encapsulation conditionne ainsi le processus de réalisation et d’assemblage du système.Dans cette thèse, une nouvelle approche du packaging, plus simple, plus flexible et moins coûteuse, est présentée. La fabrication additive, plus connue sous le nom d’impression 3D, permet de construire un packaging personnalisé, parfaitement adapté aux dimensions et spécifications des composants. Cette approche, simplifie le procédé d’encapsulation en fusionnant les différentes étapes de fabrication du boitier, de mise en place et d’étanchéité. De plus, elle permet également d’encapsuler facilement des composants déjà existants (composant sur étagère, du commerce).Afin de valider la faisabilité d’un packaging directe par fabrication additive, cette étude s’est tenue à un objectif principal : comprendre les mécanismes d’adhésion physico-chimiques (mécanique, chimie, …) mis en jeu entre un polymère ABS imprimé par fabrication additive et un substrat. Pour cela, plusieurs axes de recherches ont été développés, tels que :- Le choix du procédé de fabrication additive, basé sur l’adhésion du polymère imprimé sur substrat et la résolution du procédé. Cet axe, nous a permis de sélectionner la stéréolithographie (technique de fabrication reposant sur la polymérisation localisée de résine spécifique, réactive aux UV).- Les mécanismes d’adhésion entre un polymère ABS et un substrat. Cet axe, basé sur la connaissance des matériaux, leurs caractérisations chimiques ainsi que la caractérisation physique de l’adhérence, a permis de comprendre les mécanismes d’adhésion mis en jeux lors d’une impression directe sur substrat.- Des études pour améliorer l’adhérence, basées sur différentes chimies (organique, métalliques, inorganique) et topographies de surfaces (rugosité de surfaces, texturations de surfaces réalisées par découpe partielle ou gravure).- La réalisation d’un démonstrateur opérationnel, basé sur l’encapsulation directe d’une puce avec un routage conducteur et des interconnexions électriques. Cet axe nous a permis de valider la compatibilité de l’encapsulation par impression 3D avec un composant électronique.En conclusion, notre étude démontre que l’encapsulation des dispositifs de microélectronique à base de silicium peut être réalisée par de nouvelles techniques, notamment celles de fabrications additives. / In order to answer to industrial requirements and to withstand environment and functioning stresses, electronic components have to be packaged. State of the art of packaging technologies, such as lid sealing, brazing and molding, usually presents shape limitations, material issues and significant cost impact. Moreover, those technics have to be specified at the beginning of the product design in order to fit with the whole package and assembly processes, without decreasing the device performances.A new approach used to build a specific packaging allowing flexibility, simplicity and cost competitiveness is presented. Using the polymer additive manufacturing, more usually known as 3D printing, we propose to build customized structures and packages perfectly fitting with component dimensions and specifications. This approach simplifies the packaging process by merging the steps of package manufacturing, die encapsulation onto its substrate, and sealing. Moreover, it permits to easily package and encapsulate components off-the-shelf.In order to validate the feasibility of direct packaging by additive manufacturing, this study focused on a main objective: to understand the physical and chemical adhesion mechanisms (mechanics, chemistry, ...) involved between an ABS polymer printed by additive manufacturing and a substrate. For this, several research axes have been developed, such as :- The choice of additive manufacturing process, based on the adhesion of the printed polymer on the substrate and the resolution of the process. This axis allowed us to select the stereolithography process (manufacturing technique based on polymerization of specifics UV-reactive resins).- The adhesion mechanisms between an ABS polymer and a substrate. This axis, based on materials knowledge, their chemical characterizations and physical characterization of the adhesion, leads us to understand the adhesion mechanisms that occurred during a direct printing on substrate.- Studies to improve adhesion, based on different chemistries (organic, metallic, inorganic) and surfaces topographies (roughness, surface patterns obtained by partial dicing or chemical etching).- The realization of an operational prototype, based on the direct encapsulation of a chip with a conductive routing and electrical interconnections. This axis allowed us to validate the compatibility of 3D printing encapsulation with an electronic component.In conclusion, our study demonstrates that the encapsulation of silicon-based microelectronic devices can be achieved by new techniques, including additive manufacturing.

Dans la Fabrication Additive (FA), les objets en trois dimensions sont créés couche par couche en joignant chaque couche à la précédente. Pour les pièces métalliques, il existe trois méthodes principales : le lit de poudre, le dépôt de poudre et le dépôt de fil. Ce dernier utilise de manière optimale le matériau contrairement aux autres procédés, ce qui le rend très intéressant industriellement. En effet, avec la poudre, le rapport entre la poudre utilisée et la poudre fondue n’est pas égal à un, en opposition à l’utilisation de fil. Afin de garantir la bonne fusion du métal, plusieurs méthodes existent déjà, notamment l’utilisation de lasers ou d’arcs électriques. Ce manuscrit présente une nouvelle approche de dépôt de fil utilisant l’énergie inductive pour les applications de fabrication additive (WIAM). Cette approche ne fait pas appel à un stockage du matériau fondu. Au lieu de cela, la pointe d’un fil métallique est fondue par un système de chauffage par induction. L’énergie inductive est également utilisée pour obtenir un gradient thermique optimal entre l’extrémité du fil et le substrat ou la couche précédente. Les travaux de thèse concernent le développement de cette approche par un modèle numérique et sa validation expérimentale. Il est montré que le système de chauffage par induction est capable de faire fondre la pointe du fil et de chauffer le substrat pour créer un dépôt approprié. La microstructure après dépôt de fabrication additive pour un matériau en acier inoxydable a été étudiée. Ces résultats ont été comparés avec la méthode WAM. On montre que le système de chauffage par induction donne une microstructure à très faible porosité et une microstructure sans changement soudain de composition. Ces résultats préliminaires indiquent que la fabrication additive par fil métallique avec induction (WIAM) est susceptible de constituer un processus approprié pour la FA, mais qu’elle doit encore être développée. / In Additive Manufacturing (AM), three dimensionalobjects are built layer by layer by joining each layer to the previous one. For metal parts, there are three main methods: powder bed, powder depositionand wire deposition. This latter makes optimal use of the material in contrast to other processes, which makes it very interesting industrially. Indeed, with powder,the ratio between powder used and powder meltedis not equal to one, in opposition of the use of wire. In order to ensure the proper melting of the metal, several methods already exist, including the use of lasers or electric arc. This manuscript presents a novel approach of wire deposition using inductive energy for additive manufacturing applications (WIAM). This approach does not make use of a storage of the molten material. Instead, the tip of a metal wire is melted by an induction heating system. Inductive energy is also used to obtain an optimal thermal gradient between the tip of the wire and the substrate or previous layer. Thesis work concerns the development of this approach by a numerical model, and its experimental validation. It shows that the induction heating system is able to melt the tip of the wire and heat the substrate to create suitable deposition. The microstructure of additive manufacturing stainless steel has been studied. These results have been compared with WAM method. It is shown that the induction heating system gives a microstructure with very low porosities and a microstructure without a sudden change of composition. These preliminary results indicate that Wire Induction Additive Manufacturing (WIAM) is likely to a suitable process for AM but it still needs to be developed.

There is an upsurge of research interest on Alloy 718 additively manufactured (AM) by electron beam powder bed fusion (EB-PBF) technique in aero and land-based gas turbine engines. However, the surface quality of the manufactured components has always been a major challenge. Several factors, including powder particle size, layer thickness, beam parameters, scanning strategies, and inclination angle of the build, govern the surface characteristics. Along with surface roughness resulted from partially melted powder particles, surface defects such as balls, satellites, microcracks as well as up-skin and down-skin surfaces can enhance the vulnerability of the manufactured parts to corrosion. When the surface is unable to withstand the exposed environment adequately, corrosion can be triggered. The surface-induced corrosion failures are increasingly becoming more challenging as the AM components often have complex geometries that render them even more difficult to finish. So, the relatively poor surface finish is the barrier to the full exploitation of the AM industry. In the present study, to achieve the desired surface quality, hence an improved high temperature corrosion performance, shot peening was implemented on Alloy 718 parts manufactured by EB-PBF. The high temperature corrosion behavior of the parts was investigated in an ambient air environment at 650 and 800 °C for up to 336 h. The underlying physical and chemical factors at play of the parts exposed to the corrosive environment were investigated too. The effect of topographical features (e.g., surface roughness) and microstructural characteristics (e.g., grain structure, phases, and defects) on high temperature corrosion behavior were analyzed by 3D surface profilometry, hardness test, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy disperse spectroscopy (EDS), X-ray diffractometry (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). The surface roughness and high temperature corrosion rate of the parts was significantly reduced after shot peening.

Two methods of dielectric characterization are presented that offer quick and cost-effective solutions for screening complex dielectric material properties. Through Direct-Print Additive Manufacturing (DPAM) methods, a dielectric material of choice is dispensed into a capacitor structure and characterized through 1-port s-parameter measurements. The presented methods use fixtures that are modeled and validated through simulation then implemented in practice. Advanced simulations are performed to gain insights which are used to optimize the dielectric characterization performance of the fixtures. Additional investigations are performed which investigate the durability of the fixture and material within by exposing the combination to rough environmental conditions for an extended duration. The presented capacitor structures are investigated to characterize dielectric materials within the bandwidth of 0.1-15 GHz, saving the time and effort required in using multiple dielectric characterization methods that cover the same bandwidth. Both methods are compared based on the results for each method achieved in practice while considering the process required perform each method. The pros and cons of the presented characterization methods are weighed which highlights the key aspects for successfully characterizing dielectric materials with each method as well as revealing the potential limitations associated with each.