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Révolution industrielle : La fabrication additive

| Rédacteur: Jean-René Gonthier

La fabrication additive autorise une fabrication monolithe complexe.
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La fabrication additive autorise une fabrication monolithe complexe. (Image: Jean Guilhem)

Véritable révolution industrielle, la fabrication additive, bouleverse la façon de concevoir et de réaliser les pièces mécaniques. Bien au point, elle est fortement utilisée avec les polymères. Côté métal, les procédés SLM et CLAD, métamorphosent la fabrication des pièces en mécanique générale, aéronautique, automobile, médical et biens de consommation. Dernières nées, les machines « hybrides » associent fabrication additive et soustractive. Un article de notre correspondant Jean Guilhem.

Aéronautique, automobile, médical et pour de nombreux biens de consommation, la fabrication additive représente une véritable révolution de la mécanique générale.

"En tant que nouveau procédé industriel, la Fabrication Additive métal permet la création rapide et flexible de pièces complexes à partir de données CAO 3D avec un niveau de qualité reproductible. Technologie révolutionnaire, elle ouvre la voie à un changement majeur dans la conception et la réalisation d’un produit en accélérant son développement suivant une remarquable liberté de conception qui permet l’optimisation des structures donc de pièces plus légères tout en favorisant l’intégration des fonctions» explique Benoit Verquin du Pôle 2PI  Procédés Performants Innovants au Cetim (Centre Technique des Industries Mécaniques). «De plus, les caractéristiques mécaniques des pièces obtenues sont comparables à celles issues des procédés conventionnels tels que forge ou fonderie» poursuit-il.

Auteur de l'article: Jean Guilhem est un journaliste spécialisé et indépendant, travaillant régulièrement pour le MSM.
Auteur de l'article: Jean Guilhem est un journaliste spécialisé et indépendant, travaillant régulièrement pour le MSM. (Image: Jean Guilhem)

Reprenant le principe du prototypage rapide, la fabrication additive progresse en offrant de multiples avantages. Outre un gain évident de matière première et la quasi disparition des déchets, elle réduit les assemblages, allège les pièces en déposant de la matière uniquement là ou la résistance des matériaux l'exige. Par ailleurs, elle autorise une texturation, (densité de matière, structures lattices…) ou des topologies particulières répondent exactement aux contraintes mécaniques et thermiques exigées par les bureaux d'études. Ces texturations ou topologies engendrent des élément dont l'architecture devient quasi organique avec des liaisons courbes, répondant aux reprises de charge et l'incorporation de veines de refroidissement en cas de sollicitations thermiques. En aéronautique, certaines structures obtenues par fabrication additive ressemblent à s'y méprendre à une structure osseuse d'oiseaux.

« En maintenance, l'additif permet le rechargement des pièces onéreuses (moteurs d'avions), le design d'éléments nouveaux avec des écosystèmes et stratégies originales de production qui étendent un champ des possibles incroyablement vaste et surprenant avec diverses possibilités offertes aux industriels en fonction des configurations recherchées» souligne, de son côté, Stéphane Abed, Président de Poly-Shape (Salon de Provence), premier utilisateur européen de machines additives .

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Complexe, la fabrication additive avec fusion de métal regroupe deux grandes familles de machines, celles avec lit de poudre SLM (Selective Laser Melting) et celles avec apport direct CLAD (Construction Laser Additive Directe) qui dépose la poudre métallique fondue à l'aide de torches spéciales.

Dans le premier cas, la fusion laser de poudres SLM est réalisée soit par faisceau très concentré d’électrons dans une enceinte sous vide (machines de type Arcam), soit par faisceau laser dans une enceinte sous atmosphère d‘argon ou d‘azote.

Ce choix est celui des constructeurs EOS, Concept laser, 3D Systems, Realiser, Renishaw, SLM Solutions, Matsuura et Sodick. Ces deux derniers fabricants proposent même des machines hybrides, capables d’intercaler des opérations d’enlèvement de matière par usinage (fraisage) de finition entre les phases de fusion laser.

Dans le second cas, (CLAD), c'est au niveau de la torche et de la zone de déposition de la poudre en fusion que l'atmosphère de gaz inerte est entretenue de façon localisée. C’est l’option retenue par BeAM, Optomec, Trumpf, Efesto, DMG Mori et Mazak.

Là encore, DMG Mori et Mazak, avec des unités hybrides, combinent fusion métallique par projection laser et enlèvement de matière suivant trois, quatre voire même cinq axes. Enfin, Sciaky et Nosrk titanium effectuent de la fabrication additive métallique avec apport direct sous forme de dépôt de fil.

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