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Fabrication Additive : inauguration de nouvelles machines Renishaw

Les 05 et 06 décembre 2018 se tenaient des conférences sur la fabrication additive métallique organisées dans le cadre de l’inauguration des deux nouvelles machines Renishaw implantées sur la plateforme TEAM  Henri-Fabre près d’Aix en Provence. Le Directeur Général de TEAM Henri-Fabre, M. Mangana a accueilli les participants ; centre de R&D, industriels et donneurs d’ordre des secteurs aéronautiques, médical ou industriels. Ensuite, Christophe Tisserand (Renishaw) et Gaël Volpi (3DMedlab) ont montré l’accompagnement mené pour la société NewClip-Technics pour l’implantation d’une machine de fabrication titane et leur montée en compétence réduite à neuf mois (contre de 2 à 3 ans habituellement).

Machine de fabrication additive lit de poudre Renishaw RenAM 500 M au TEAM Henri-Fabre

Christophe Sarrazin du LAAM (Lisi Aerospace Additive Manufacturing) a décrit ensuite l’utilisation de la simulation numérique à l’aide de l’outil SimulFact (HyperWorks) pour la maîtrise du process. En particulier, en cas de déformation de pièces, on rajoute traditionnellement des supports qui peuvent alors représenter jusqu’à 40 % du poids de pièce. La prise en compte des déformations en amont grâce à la simulation permet alors de limiter le poids de ces supports. LAAM prévoit d’utiliser la simulation de manière systématique en 2019 sur les pièces en fabrication additive (lit de poudre).

Mathieu LAFARE, chef de projet Inovsys, a mis en évidence l’importance de la complétude de la chaîne numérique depuis la conception jusqu’au post-process en passant par l’optimisation topologique, la fabrication et le contrôle dimensionnel. A l’heure d’aujourd’hui, cette chaîne numérique est souvent rompue avec le passage d’un standard de fichier à un autre.

Arnaud Toutain de Stratasys, a montré l’utilisation de l’impression 3D plastique dans le médical. Cette technologie est utilisée pour réaliser des modèles anatomiques réalistes en polymère pour entraîner les chirurgiens, pour préformer des supports d’outils avant les opérations ou encore pour produire des prototypes de nouveaux outils (inhalateur, …) en phase de développement de produit.

Pyzak de Dassault System a mis en exergue, quant-à-lui, l’apport de la nouvelle version de Catia pour piloter le développement de produit en fabrication additive. En effet, Catia intègre, via la Cloud, de nombreux outils intégrés (Abaqus pour le calcul mécanique, Tosca pour l’optimisation topologique) et fait appel à des bases de données matériaux ou des bases de données liées au type de machine (géométrie du plateau, …). De plus, Catia intègre des modules de simulation de la fusion de la poudre et de la déformation de la pièce. La plateforme d’intermédiation renvoie la demande de fabrication vers un support technique (Go/No Go sur la géométrie) et des fournisseurs avec l’envoi d’un devis très rapidement avant fabrication de la pièce.

Patrick Hairy, responsable du pôle Métallurgie et Procédés à CTIF a présenté la chaîne d’élaboration et de caractérisation d’un nouvel alliage. Les différentes étapes sont le calcul numérique (ThermoCalc) pour optimiser la composition, la production à petite échelle de billettes de matériaux, puis l’atomisation, la fabrication d’éprouvettes et leur caractérisation (CND, micrographie, tenue en statique et dynamique, composition chimique, …). Les partenariats conclus par CTIF avec différents industriels ou centres de R&D (Spartacus 3D, AGS Fusion, 3A, Addup, Temisth ou MetaFensch) lui permettent d’agréger des compétences et savoir-faire pointus. En particulier, des enjeux importants sont notés autour de développements d’alliages spécifiquement adaptés à la fabrication additive et non plus copiés/collés de ceux utilisés dans d’autres technologies (forge, fonderie, …). Les intermétalliques (Ti-Al, Al-Fe, Ni-X, …) constituent une voie d’avenir prometteuse.

 

Logiciel ThermoCalc pour la prédiction de comportement des alliages (CTIF)

Trouselle de Linde est intervenu sur l’influence des atmosphères durant la fabrication additive. Le rôle du gaz est multiple : évacuer les fumées et scories, purger l’air ambiant et maintenir la chambre sous une légère pression. En particulier, l’oxygène rémanent impacte négativement les propriétés des pièces en aluminium et en titane. Il a mis en évidence un plus fort niveau de porosité dans les pièces lorsque l’oxygène n’est pas régulé finement dans la chambre et plus spécifiquement pour des vitesses de lasage trop grande. Linde a testé l’utilisation de l’hélium (gaz plus conducteur) en remplacement de l’argon pour du TA6V et a constaté des projections et des fumées moindres et des niveaux de porosité plus réduits.

Marc Sanders de Renishaw a montré les utilisations des implants en titane customisés dans le cadre de la chirurgie réparatrice. Si la customisation (géométrie sur mesure pour chaque patient à partir d’un scan 3D) n’est pas utilisée de manière systématique, elle est aujourd’hui majoritairement utilisée en chirurgie crânienne ou faciale. Dans le futur, des « Smarts implants » pourront intégrer des capteurs ou des systèmes pour par exemple, délivrer in-situ des antibiotiques.

Ensuite, G. Duval de Prodways, a décrit les avantages du nouveau procédé RAF (Rapid Additive Forging) qui permet de réaliser des préformes de grandes pièces (1200 x 800 mm) en titane pour l’aéronautique par dépôt de fil par torche sur un robot 6 axes. Les préformes sont ensuite usinées pour obtenir la pièce finie, ce qui permet de limiter très fortement les copeaux d’usinage (-60 %) et le coût de réalisation (-25 %) avec un niveau de porosité très réduit et l’absence de traitement CIC nécessaire. Par rapport à une solution forgée, cette technologie permet également de réduire fortement les délais de réalisation (absence d’outillage, …).

Damien Serret de la société Temisth, spécialisée en conception et réalisation d’échangeurs en fabrication additive, a présenté les méthodologies utilisées pour concevoir des pièces avec un très grand nombre de mailles. En particulier, la simulation CFD passe par l’utilisation de modèles de milieux poreux équivalents qui permettent de s’affranchir de la modélisation des brins individuels des structures lattices et autorise le calcul des pertes de charge et de l’efficacité thermique.

 

Simulation CFD – TEMISTH

J Miras de la société D-Lyte a présenté ensuite « the first Dry Electropolishing System » qui permet de réaliser le polissage des pièces (titane, acier, chrome-cobalt, …) de toute taille par des billes sans contaminant extérieur (eau, huile, …). Différentes tailles de billes peuvent être utilisées. Ce process est plus rapide que les technologies de tribofinition et permet d’atteindre un Ra plus réduit (0,1 µm contre 3 µm avec du sablage).

Enfin, Remy Pontaume de TEKNA a présenté la technologie d’atomisation de poudre par plasma (titane, aluminium, acier, superalliages). Sur un atomiseur, la productivité est de 5 à 60 kg/heure en partant de fil de titane qui est mis en goutte (et atomisé) par le plasma. Cette technologie ne met pas en jet d’électrodes, ni de consommables et limite au minimum la contamination de la poudre. Selon TEKNA, la croissance du marché des poudres sera très importante dans les dix prochaines années.

Ces deux journées ont permis également aux participants d’échanger entre eux et de poursuivre les discussions avec les présentateurs.

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