Gifa 2019 : Fabrication Additive Métal et non Métal

La Fabrication additive, métal et non métal, était omniprésente pour cette édition 2019 de la GIFA. En outillage, sur pièces, en marqueur de pièces, en moulage sable, ou encore sur de nouvelles conceptions d’inducteurs, la fabrication élargit le champ des possibles dans tous nos métiers. Difficile d’être exhaustif tant les apports sont nombreux. Nous ne citerons donc ici que quelques exemples identifiés en cours de visite et faisant l’illustration des apports de la FA.

Côté Marquage

Le FRAUNHOFER présentait par exemple sous le Topic « CASTTRONICS® – Digitalisation of castings », des marqueurs issus de Fabrication Additive métal, lisibles uniquement par RX (traçabilité en cas de litige ou contrefaçon).

Côté Outillage

Parmi d’autres, l’outilleur & mécanicien allemand Rolf Lenk Werkzeug-u Maschinenbau GmbH présentait ses solutions associant les opérations usuelles d’usinage (tournage, fraisage, électroérosion…) et des moyens intégrés en fabrication additive métal (fig.1) : 2 machines SLM280, 2 machines SLM500, 1 machine 3DMP® capable sur aciers inoxydables, aciers d’outillage, alliages de titane, alliages d’aluminium, Hastalloys et Inconel 718, exploitable sur outillages et sur prototypes. Un exemple de rétro-engineering est aussi présenté dans le cadre d’un partenariat avec GOM avec l’utilisation des solutions de métrologie 3D, ATOS Core de GOM, pour reconstruire des géométries unitaires et les reproduire en 3D métal.

Machine 3DMP® (Rolf Lenk Werkzeug-u Maschinenbau)

De même, Knowhow Wilheims GmbH présentait le potentiel de l’association, sur cellules METROM capables de combiner différentes opérations,  de l’impression 3D métal à l’usinage et à la soudure laser.

 On peut noter également sur outillages sous pression, les développements de constructeurs machine tels que FRECH, qui dans son offre outillage, présentait  le FLM (Frech Laser Melting) (fig 2) appliqué au prototypage, aux productions en petites séries et au conformal cooling, et l’optimisation de la thermique avec les Laser Melted Cores ( inserts issus de fabrication additive) connectés à de la micropulvérisation co-développée avec Wollin, et  thermo-régulation multizone (10 circuits), limitant les contraintes et chocs thermiques sur l’outillage.

Innovations process et outillage en FSP (Frech)

Côté Modélisation

Avec les baselines « Taking you from Prototypes to Production Parts », « Rethink Manufacturing » ou encore « Manufacturing Products at Digital Speeds », 3D Systems propose différentes solutions, parmi lesquelles :

• 3DXpert, logiciel « tout-en-un » pour la Fabrication Additive,
• 3D Sprint, logiciel dédié à l’impression 3D des plastiques (fig.3).

3D Sprint (3D Sytems)

Côté Simulation

Le prototypage virtuel avance également en Fabrication Additive, avec par exemple la proposition d’ESI et des solutions logicielles également disponibles aujourd’hui pour la fabrication additive (figure ci-dessous).

Simulation de la Fabrication Additive (ESI).

Au niveau du Process, la 3D s’invite sur tous les matériaux, et toutes les applications, et c’est ainsi qu’on trouve aussi des applications dans les halles de THERMPROCESS :

Chez Saint Gobain AM, Céramiques industrielles, avec la conception et production en fabrication additive 3D de brûleurs céramiques, Amasic 3D^TM (figure ci-dessous), à partir de carbures de silicium, utilisés pour un gain de 80% sur l’efficacité du brûleur, par sa seule conception 3D.

Brûleur céramique Amasic-3DTM (Saint Gobain AM)

Chez GH Inducteurs, la 3D s’invite aussi dans les conceptions des inducteurs (figure ci-dessous), avec des inducteurs 3D issus de fabrication additive, poussant à l’extrême les possibilités et le potentiel de la 3D, sur des applications de chauffe industrielle … « Join the Revolution ! ».

Plateau d’inducteurs issus de FA 3D (GH Inducteurs)

Métallique ou non métallique, la Fabrication Additive trouve donc sa place dans le procédé autant que sur le produit.

Côté Cire Perdue

Pour la production de modèles en cire pour la fonderie cire perdue, 3D Systems met en avant l’alternative aux productions en outillages traditionnels, de la fabrication directe de modèles 3D sur la ProJet MJP 2500 IC, avec l’argument revendiqué du gain de temps et de coût sur des séries intermédiaires, par rapport aux fabrications usuelles.

Critères de choix entre injection de cires et Fabrication Additive (3D Systems).

Côté Sable

Comme nous l’avons vu dans le numéro de Juillet, chaque constructeur présentait ses avancées : on peut notamment citer Voxeljet, avec la mise en avant de la machine VJET X, qui sur la base de la VX1000 (1,000 x 600 x 500 mm) , propose un passage de couche inférieur à 5 secondes, soit une cadence de production multipliée par 10 par rapport à la génération précédente (capacité à imprimer 180cm³ toutes les 5 secondes), avec (figure ci-dessous) la présentation de l’ICP (Industrialization of Core Printing), fruit de la collaboration VoxelJet, Loramendi et AskChemicals. Les 3 partenaires ont présenté ici en avant-première (sur le stand de Loramendi), la démonstration d’une production totalement automatisée d’impression 3D de noyaux complexes en inorganique, sur ligne de moulage, qui va, qui plus est, démarrer cette année en série sur application automobile en Allemagne (100 000 p/an) chez BMW.

Annonce de l’ICP (VoxelJet, Loramendi, AskChemicals).

De son côté, ExOne présentait plusieurs nouveaux produits dont sa machine S-Max Pro  (10^ème machine de la marque en Fabrication Additive sable, pour un volume de 1260 litres, avec une vitesse d’impression revendiquée de  135 l/h (18 s/couche)) 

Les machines 3D sable de Exone travaillent en résines furaniques (furan binders), phénoliques (CHP & HHP) binders) et inorganiques (water based, alkali-silicate binder) avec 3 séries de machines mises en avant : S-MAX Pro™ ,  S-Print  et S-MAX.(figure ci-dessous).

Fabrication Additive Sable et maîtrise produit-process (Exone).

Bosch Rexroth présentait lui en tant qu’utilisateur les avantages de la Fabrication Additive 3D Sable, avec l’un de ses plus grands noyaux, réalisé en 18 heures (21 heures pour la boîte complète), mis en œuvre avec le procédé Exone (machine S-Max) permettant des dimensions jusqu’à 1m80 par 1m par 700mm. Le procédé vient en complément des procédés usuels (Croning, Coldbox) et permet la production de géométries complexes, sur développements, prototypes, ou petites séries (figure ci-dessous).

Noyaux complexes et noyaux de grande taille en fabrication additive (Bosch REXROTH).

Côté Métal

Avec la baseline « Manufacturing Products at Digital Speeds », 3D Systems propose en métal, des solutions sur aluminium, maraging, aciers, et différentes bases titane (figure ci-dessous), nickel et cobalt chrome en Direct Metal Printing (DMP) associé aux logiciels 3DXpert^TM et LaserForm®.

3D Systems dispose désormais de machines dotées de 3 lasers (plus productives) pour des géométries de 500x500x500 mm (plus grandes), et propose outre les machines et les logiciels, des services ou produits à la demande, allant du rétro-engineering à l’optimisation topologique et à la fabrication.

Optimisation topologique sur produits issus de fabrication additive métal (3D Systems).

Weldstone présentait pour sa part l’alliage à base de tungstène Anviloy®, qui vient concurrencer les aciers pour outillage H13 (en plus lourd). Initialement développé pour les moules métalliques (sous pression, coquille) et l’extrusion, l’alliage est désormais proposé en fabrication additive 3D (figure ci-dessous) pour des conceptions de conformal cooling, en revêtement (dureté x6) et en fil pour réparation par soudure ou par rechargement.

Alliage Anviloy pour Conformal Cooling (Weldstone).

De son côté, ExOne présentait plusieurs machines disponibles en impression 3D métal (figure ci-dessous): Innovent+™ la première machine de la gamme, X1 25PRO™ dernière innovation en binder jet printing utilisable avec différentes gammes de poudres MIM, la M-Flex® pour les prototypes et petites séries, et enfin la M-Print® plus grande machine de la gamme.

Fabrication Additive métal (Exone).

Et d’autres encore non cités ici … Les développements en fabrication additive métal et non métal touchent donc le produit autant que l’outillage et le process.

N’hésitez pas à contacter Clotilde Mack-Bart, Directeur R&D et Innovation chez CTIF.