Fabrication Additive et Usine du Futur

Les 16 et 18 Janvier 2018, à l’occasion du séminaire « Fabrication Additive et Usine du Futur » organisé par Siemens, Paul-Henri Renard, Directeur Général de CTIF est intervenu en tant que « guest speaker » pour donner la vision du centre technique sur la thématique « De la veille technologique à l’industrialisation de la Fabrication Additive » en soulignant en particulier les opportunités que cette technologie crée pour les industries de la fonderie.

Pour mémoire, les premiers travaux du centre en fabrication additive remontent au début des années 2000 : impression d’empreintes par frittage de poudre pour la fonderie Zamak, impression de modèle pour la fonderie cire perdue, fabrication de moules et de boîtes à noyaux par stratoconception… Depuis, les technologies ont beaucoup évolué et la fabrication additive est devenue une source d’innovation pour les fondeurs. La multiplicité des matériaux imprimables (polymères, métal, céramique, sable) et des procédés de mise en forme (en phase liquide ou solide ou à l’état de poudre) démultiplie les opportunités d’améliorer les procédés de fonderie en participant à la fabrication de moules, de modèles ou de pièces métalliques.

À titre d’exemple, il est aujourd’hui possible d’imprimer en 3D des noyaux en sable de forme complexe qui permettent de réaliser très rapidement des pièces prototypes. On citera par exemple le cas du développement de ralentisseurs électromagnétique pour la société Telma avec la réalisation d’un prototype d’essais de qualification produit. De même, au salon du Bourget 2017, avait été présentée la porte de maintenance aéronautique Éole qui a été développée avec les sociétés SOGECLAIR aerospace, Voxeljet et Ventana. Cette porte, moulée par le procédé de cire perdue en carapace, est la preuve que la fonderie permet de réaliser des pièces de forme complexe combinant faibles épaisseurs (2 mm), grandes dimensions (350 x 700 mm) et intégration de fonctions optimisées topologiquement. Au final, il a été possible de diminuer le poids de la porte de 30 % par rapport à une architecture conventionnelle (fabriquée par usinage).

La fabrication additive permet aussi de réaliser des outillages qui ne servent pas forcément à la fonderie : la pince robot de laminoir LETo (projet réalisé avec Spartacus3D) a montré que combiner un matériau coûteux (Inconel® 718) avec un procédé de fabrication haut de gamme (impression 3D SLM) permet, dans certains cas, d’obtenir un coût complet de possession très inférieur à celui d’un outillage produit par un procédé classique (usinage + mécanosoudage dans le cas présent). Elle permet aussi de développer des moules d’emboutissage à un coût compétitif en combinant dépôt métallique haut de gamme et substrat low cost (projet réalisé avec l’Institut Maupertuis et le Groupe PSA).

Les structures lattices (aussi appelées mousses régulières à pores ouverts) sont un autre exemple d’application, soit par impression de noyaux en sable pour réaliser ces structures par voie de fonderie, soit par impression de structures métalliques par fusion par laser de poudre métallique. Elles permettent de combiner les caractéristiques microscopiques et macroscopique d’un matériau architecturé pour obtenir un méta-matériau ayant des caractéristiques fonctionnelles intéressantes (crash, amortissement, échanges thermiques…). Le conformal cooling est une autre façon de modifier les caractéristiques de la matière. Par une conception modulaire des moules de fonderie sous pression et par impression 3D métal de ces modules, il est désormais possible de concevoir des circuits de refroidissement au plus proche de la géométrie de l’empreinte permettant ainsi de maîtriser finement la thermique du moule pour une amélioration de la qualité des pièces, une réduction des temps de cycle de fabrication et une augmentation de la durée de vie des moules.

Enfin, l’ajout de fonction par laser cladding sur des pièces de fonderie permettrait de concilier des volumes de production élevés accessibles uniquement par voie de fonderie avec de la customisation de masse de formes non moulables ayant des propriétés spécifiques (résistance mécanique, résistance à l’abrasion, soudabilité, …). CTIF mène des travaux exploratoires dans le domaine avec Platinium 3D.

La fonderie a donc un bel avenir devant elle et la fabrication additive peut largement y contribuer. Il ne faut pas rater ce train technologique !

Retrouvez ici la présentation de Paul-Henri Renard « De la veille technologique à l’industrialisation de la Fabrication Additive »