L'impression 3D est en plein essor

La fabrication additive s'impose à Industrie Lyon

| Auteur / Rédacteur: Jean Guilhem, journaliste indépendant / Gilles Bordet

Lors d'Industrie Lyon 2017 plus de 24 000 visiteurs ont rencontré un millier d'exposants.
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Lors d'Industrie Lyon 2017 plus de 24 000 visiteurs ont rencontré un millier d'exposants. (Source : Jean Guilhem)

Nouvelle filière à part entière de la mécanique générale, la fabrication additive s’impose à Industrie Lyon 2017 tant pour les polymères que pour les pièces métalliques avec trois nouveaux acteurs établis en Europe.

Le salon Industrie Lyon 2017 a rassemblé un programme d’évènements autour de l’Industrie du Futur, l’innovation, les nouveaux secteurs et leurs débouchés. Cette édition confirme le succès de cette manifestation en tant que plateforme d’échanges pour toutes les filières industrielles et de la mécanique en particulier. C’est dans un contexte économique favorable avec un marché dont la tendance est positive avec près de 2 % de progression annuelle (source Fédération des Industries Mécaniques) que plus de 20 000 visiteurs sont venus rencontrer un bon millier d’exposants.

Grande révolution dans les productions, la fabrication additive, à partir de polymères pour les pièces techniques en plastiques et de poudres métalliques pour les composants industriels était à l’honneur.

Hewlett Packard, spécialiste de l’impression et tout particulièrement de l’impression 3D a dévoilé son nouveau système pour fabrications additives à partir de polymères, le Multi Jet Fusion (MJF).

Véritable atelier compact, la HP MJF 4200 est une unité qui opère à partir d’un procédé innovant puisque la machine dépose un agent assurant la fusion de la poudre sous l'effet de lampes infrarouges.

Ce principe permet de fabriquer une couche toutes les huit secondes et d'obtenir des temps de fabrication jusqu'à dix fois inférieurs aux technologies similaires développées sur le marché des pièces polymères.

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HP aligne une solution complète composée de la machine de production, de son système de chargement et de transfert des pièces, d'une unité de nettoyage des plateaux de production et de mixage et d’un module de recyclage des poudres. L’ensemble rassemble donc machine de fabrication avec station automatique de « post-processing » pour limiter la propagation des poudres dans l'atelier et les manipulations manuelles. Ses caractéristiques sont séduisantes avec un volume de production de 380 mm par 284 mm par 350 mm. La vitesse de fabrication n’excède pas huit secondes par couche avec une déposition de matière jusqu’à 4000 cm³ chaque heure pour des strates de 0,07 mm à 0,1 mm.

La MJF 4200 travaille à partir de polyamides PA 11, PA12 et de poudres élastomères thermoplastiques (TPA, TPU). Dans quelques mois, elle pourra aussi produire avec du PA12 chargé de billes de verre et de PA 12 FR (incorporant un retardateur de flamme), matière prisée dans le secteur aéronautique.

Additif métallique SLM

Côté additif métal, contrairement à ce qui avait été présenté en 2015, lors de l’EMO de Milan, pas de « cladding » (projection de poudre métallique par torche laser) sur le stand Mazak et, bien qu’étant au catalogue du constructeur, pas de machine de cladding non plus sur le stand DMG Mori.

En revanche, nouvel acteur des fabrications additives métalliques, AddUP participait pour la première fois au salon Industrie.

Joint-venture créée en avril 2016 par Fives et Michelin, AddUp a pour ambition le développement et la commercialisation à l’échelle mondiale, de machines et ateliers de productions industrielles « clef en main » à partir du procédé SLM (Laser sur lit de poudre).

Plus que la commercialisation de simples machines de production, la jeune société propose des solutions globales fiables avec l’intégration d’ateliers spécialisés regroupant l’ensemble des opérations depuis la délicate gestion des poudres métalliques jusqu’aux pièces finies y compris parachèvement.

Son activité de services inclut la conception ou la reconception des pièces avec une recherche du meilleur compromis entre technologie et économie.

Produit phare de l’entreprise, la « FormUp 350 » est une unité fiable et robuste capable de fournir des pièces dans un volume de 350 mm au cube. Elle est équipée d’un ou de deux lasers fibre de 500 W ayant une vitesse de balayage de 10m/s. En fonction des poudres utilisées, la chambre de travail est maintenue sous atmosphère d’argon ou d’azote.

Un plateau chauffant établit une ambiance de fabrication comprise entre 200°C et 500°C.

Cette machine se distingue par son système de mise en couche des poudres par un rouleau dont l’action est bidirectionnelle ce qui accélère la formation des strates successives de la pièce. De plus, chaque rouleau traité ou revêtu est interchangeable en fonction des alliages métalliques utilisés. La précision annoncée pour de l’acier est de ± 35µm avec des épaisseurs de couches de 20µm, une rugosité (Ra) de 4 à 8 µm et une reproductibilité de ± 0,03 mm.

Pour des pièces en acier, en alliages de nickel, de titane ou d’aluminium, ces machines fonctionnent 24h/24h, avec un TRS (Taux de Rendement Synthétique) au meilleur niveau.

Les analyses de risques (industriels et médicaux) liés à la composition de certains alliages (Ni et Co) et à la granulométrie des poudres (< 100-150 microns), ainsi que l’expérience de production de masse ont mis en évidence le besoin d’intégrer la problématique HSE (Hygiène, Sécurité, Environnement).

Fabriquées près de Clermont Ferrand, ces machines sont donc conçues pour limiter l’exposition des opérateurs.

Jean Guilhem, journaliste indépendant.
Jean Guilhem, journaliste indépendant. (Source : Jean Guilhem)

Fabrication additive de forte capacité

Second acteur du Laser sur lit de poudre, présent au salon, Halbronn qui commercialise des machines-outils travaillant par enlèvement de matière de plusieurs constructeurs, aligne dorénavant des unités additives SLM.

Il s’agit de la gamme ProX DMP 100, 200, 300 et 320 avec dans ses cartons, un futur modèle ProX 500 qui sortira en octobre 2017.

Ces machines également fabriquées en France anciennement sous la marque Phénix proviennent encore de la région de Clermont Ferrand mais sont maintenant sous bannière US puisque l’américain 3 D Système, leader de la fabrication additive des polymères à pris le contrôle de cette entreprise de 450 collaborateurs.

Ces unités de marque 3D Système, affichent des capacités de 100 mm au cube à 275 mm par 275 mm et 400 mm (en z). Elles sont toutes munies d’un rouleau compacteur de poudre qui, lors de la dépose de chaque strate, assure une densité plus élevée et des propriétés mécaniques uniformes. Côté pièce, ce précepte favorise le transfert de chaleur dans les poudres métalliques, des angles plus aigus sans supports et des couches plus uniformes et plus fines (jusqu’à cinq microns) pour des épaisseurs minimum de paroi de 150 µm. Ces quatre unités ont notamment données naissance à des éléments de moteurs de satellite capables d’optimiser les flux de propergol.

Dernier acteur notable de la fabrication additive par laser sur lit de poudre (SLM) sur Industrie 2017, REPMO représente désormais pour la France l’entreprise allemande Concept Laser GmbH, constructeur basé à Lichtenfelds. Ce dernier aligne une gamme de trois machines de 250 mm au cube à 800 par 400 par 500 mm pour la X Line 2000R de plus forte capacité. Créée pour les fabrications en série, cette dernière unité affiche la plus grosse capacité du marché de l’additif métal par procédé SLM.

Outre son grand volume, elle se distingue par une puissance de 1000 W assurée par deux lasers pour une vitesse de déposition de 120 cm3 à l’heure.

Pour favoriser la productivité, les machines Pro X DMP fonctionnent à partir de modules de fabrication interchangeables. En outre, les machines de cette gamme sont dotées de réglages des paramètres très souples en systèmes ouverts afin de pouvoir utiliser d’autres matériaux que ceux fournis par le constructeur.

Naturellement, Halbronn présente également des machines polymères 3D System pour la stéréolithographie (prototypage rapide) et pour les thermoplastiques par frittage sélectif laser.

Nettoyage au CO2 supercritique

Suprématie donc de l’additif métallique par fusion laser de poudre (SLM) lors d’Industrie Lyon 2017 avec, à l'entré du salon la présentation en coupe d'un futur réservoir d'hélium destiné au lanceur européen Ariane 6. Les 145 kg d'hélium sous 19 bars embarqués sur le lanceur servent, durant le vol, à pressuriser les réservoirs d'hydrogène et d'oxygène.

Initialement, ce réservoir sphérique isolé thermiquement par de l'air était constitué de deux corps suivant un design complexe lourd, volumineux avec de nombreuses pièces et interfaces. Les multiples soudures de cette capacité étaient sources de nombreux soucis d'étanchéité.

Fabriqué par Segula Technologies en additif métal, le nouvel ensemble monolithe est constitué de deux réservoirs concentriques l'un dans l'autre dont les entretoises dans les trois dimensions sont formées de structures lattices, genre de grilles fines à maille constante que seule la fabrication additive SLM autorise. L'ensemble en Titane Ta 6V4 grade 5 est plus compacte avec un nombre de pièces et interfaces restreint au minimum. En prime, disparition des soudures, répartition homogène des contraintes et étanchéité parfaite.

L’impression 3D permet ici de réaliser la même fonction avec un système compact monobloc pour gagner en encombrement et en masse entre 30% et 55%, sans en affaiblir les caractéristiques techniques. Cerise sur le gâteau, l'ensemble est moins cher à fournir car l'usinage traditionnel a pratiquement disparu.

Comme durant chaque édition « Industrie », un jury des Trophées de l’Innovation a décerné quatre récompenses sur un total de 143 dossiers dont 16 nominés.

Le trophée Nouvelles technologies a été accordé Hestika France pour le développement de la technologie LFV (low frequency vibration). A partir de l’innovation de Citizen Machinery la technique LFV fragmente les copeaux, par période d’interruption durant la coupe. C’est la synchronisation des oscillations du servomoteur avec la rotation de la broche principale qui brise les copeaux en petites sections et les évacue.

Sécurité des opérateurs

Le Trophée Outils numériques a été décerné au spécialiste du soudage industriel ESAB pour le WeldCloudTM système de digitalisation des machines de soudage et de traitement des données.

Il permet aux utilisateurs de mieux comprendre et d’améliorer les facteurs de productivité, de qualité et de traçabilité

Le trophée Eco efficacité a récompensé DFD (Dense Fluid Degreasing) MC4.1 dans le secteur de la propreté industrielle. Il s’agit d’un cellule unique de nettoyage des pièces mécaniques à partir de CO2 supercritique. La cellule dégraisse des pièces en les exposant au CO2 supercritique, complété d’agitations et d’ultra-sons. Après chauffage à basse température et montée en pression, le CO2 (dioxyde de carbone) atteint son domaine supercritique et ses propriétés lui permettent de laver comme avec de l'eau en pénétrant tel un gaz, de façon 100 % sèche. Cette unité respectueuse de l’environnement est l’alternative efficace aux procédés polluants traditionnels .

Enfin, le trophée Performance industrielle récompense le principe de pilotage des moyens de production, Usitronic conçu et mis au point par le CETIM, (Centre Technique des Industries Mécaniques) associé avec le CTDEC, (Centre Technique du Décolletage).

Il s’agit d’un îlot de production intelligent et auto-adaptatif intégrant des machines-outils et des périphériques (moyens de lavage, robots, moyens de contrôle…). L’intelligence intégrée assure l’autocorrection de la production avec, comme bénéfice, l’augmentation des temps d’ouverture de la production, la flexibilité et l’assurance de la conformité des pièces produites pour chaque client.

Pour clore ce palmarès, le « coup de cœur » du jury s’est porté sur l’Aerogom System, un équipement automatisé d’aéro-gommage dédié aux produits plats de grandes dimensions (SBTC).

Le système traite des produits métalliques de type portails, panneaux pleins, profilés, structures et autres produits plats de grandes dimensions. L’élément à traiter est déposé en position verticale sur un portique. Une bande de transport assure son passage à travers une cabine fermée qui abrite une tête de projection basse pression de média gommant équipée de deux buses. Le déplacement alternatif de celles-ci sur un axe vertical combiné avec l’avancement de l’élément sur sa bande permet un décapage régulier. Cette cabine est couplée avec un séparateur cyclonique pour récupérer les produits de gommage et avec une unité de dépoussiérage. L’ensemble offre des avantages écologiques et environnementaux (absence d’utilisation de produits chimiques dangereux, acides, décapants, solvants) pour une totale sécurité des opérateurs. MSM

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