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APS Meetings – Congrès et rendez-vous d’affaires

APS Meetings – Congrès et rendez-vous d’affaires

by Gaëtan Lefèvre24 février 2017
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Convention d’affaires dédiée à la fabrication additive et à l’impression 3D, la 5e édition des APS Meetings aura lieu les 22 et 23 mars 2017 à Lyon. Pour la seconde fois, deux jours de conférences auront lieu en annexe de l’événement. Plusieurs intervenants abordent dans A3DM Magazine le sujet de leur présentation.

Par Gaëtan Lefèvre, rédacteur en chef et plusieurs intervenants.

 

La convention d’affaires APS Meetings accueille pour la deuxième année le congrès du même nom. Pas à pas, la fabrication additive s’installe dans nos bureaux d’étude. Elle vient compléter la panoplie des moyens de fabrication existants jusqu’à l’hybridation des procédés et des matières. L’optimisation topologique se développe et commence à trouver sa place, non seulement associée à la fabrication additive mais aussi comme outil de conception incontournable. La fabrication additive est en voie de qualification pour maîtriser sa répétabilité et pour l’intégrer plus franchement à la production industrielle de nos produits. Plusieurs axes d’action accompagnent son déploiement. La simulation de la fabrication est l’un d’eux. Simuler avant de fabriquer permet de prévoir les déformations ou encore les arrêts d’impression dus à un arrachement du plateau. La simulation permet de maîtriser le design et de mieux supporter les pièces. La mise en place de moyens de contrôle en est un autre, surtout si ceux-ci sont déployés au sein de la machine de production et assurent une surveillance en ligne. Pour ce qui est du design, la complexité n’influe pas autant sur le coût que pour les technologies traditionnelles. Les concepteurs peuvent oser de nouvelles formes et de nouvelles approches de conception 3D telles que la modélisation adaptative. Ils peuvent aussi introduire des microstructures dans leurs pièces désormais fabricables. Nous verrons durant ce congrès les solutions pour modéliser, visualiser, calculer et fabriquer ces microstructures. Le congrès se veut d’actualité, venez nombreux !

L’hybridation des procédés et des matériaux

L’hybridation des procédés et des matériaux permet d’offrir de nouvelles solutions dans la fabrication et l’optimisation de pièces. Dans la famille des procédés de fabrication additive, le dépôt de matière sous énergie concentrée, comme le procédé nommé CLAD®, offre les avantages de ne pas être limité par la dimension de la pièce, de pouvoir travailler sur une pièce existante, de façon localisée, et d’utiliser des poudres métalliques. Cependant, le procédé CLAD® ne permet pas de réaliser des pièces aussi complexes que l’impression 3D par fusion sélective par laser, le SLM (Selective Laser Melting). C’est pourquoi, en mariant ces deux procédés, on repousse leurs limites en tirant le meilleur parti de chacun. Par exemple, les parties d’une pièce complexes et précises peuvent être produites par SLM, alors que celles moins détaillées mais de grande dimension seront produites à l’aide du CLAD®, comme l’illustre la photo du mélangeur d’air ci-dessous.

Ajoutons que le matériau précurseur étant sous forme de poudre métallique, on peut marier les matériaux entre eux en les mélangeant de façon à pouvoir offrir des propriétés ciblées en fonction des sollicitations et de la partie de la pièce concernée. On peut par exemple imaginer une structure interne offrant d’excellentes propriétés mécaniques et des parties externes offrant des propriétés spécifiques de résistance aux températures élevées.

Texte de Didier Boisselier, Application and Development Manager for Additive Manufacturing, IREPA Laser.

Qualification des procédés de fabrication additive

Prismadd est un acteur qui, depuis plusieurs mois, travaille aux côtés d’Airbus dans le développement de plusieurs machines de fabrication additive par procédé LBM (Laser Beam Melting) et dans les qualifications de plusieurs pièces métalliques avionnables, en titane et en alliages à base de nickel. Ainsi, deux équipes polyvalentes – une de chaque entité – travaillent conjointement sur différentes problématiques (industrialisation, qualité, supply-chain…) impliquant l’ensemble des acteurs de la chaîne de production. Ce projet est décomposé en plusieurs sous-projets de qualification complémentaires, menés par les laboratoires de contrôles (qualification de moyens spécifiques : tomographe, spectromètre laser) et par l’ensemble des sous-traitants impliqués (traitements thermiques, notamment). Il permet donc de faire évoluer en parallèle toute la chaîne de valeur. Son principal défi est de conserver un juste compromis entre l’avancement d’un planning d’industrialisation exigeant et le manque de maturité de normes ou de standards sur certains points. Leur modification, et parfois leur création, nécessite une ouverture d’esprit et une flexibilité afin de rendre les standards des procédés conventionnels applicables à la fabrication additive. Une fois ces premiers pas effectués, les qualifications suivantes seront simplifiées grâce à l’apparition de standards adaptés mais aussi à l’expérience acquise par les acteurs impliqués dans les qualifications précédentes. Les problèmes en cours de résolution nous permettront d’être plus efficaces demain. Cette longueur d’avance est fondamentale dans le développement du groupe et de l’Additive Business Unit. Un investissement majeur pour une vision à long terme !

Texte de Philippe Rivière, CEO de Prismadd.

Simuler la fabrication

La fabrication additive connaît un développement exceptionnel, et ouvre des perspectives qu’on n’imaginait pas encore il y a quelques années. Une des conséquences de ce succès fulgurant est un relatif manque de maîtrise des procédés et de ses nombreux paramètres, tant au niveau de la matière que celui de la machine, exacerbé par l’évolution continuelle de ces procédés, la mise au point continuelle de nouvelles nuances et l’arrivée sur le marché de nouveaux fabricants de machines aux caractéristiques et paramètres spécifiques. Si l’on ajoute à cela le temps et le coût de fabrication qui restent très importants, la possibilité de pouvoir obtenir des réponses en amont de la production et sans solliciter les machines de production est une perspective très attirante.

L’intérêt de la simulation numérique a déjà été largement démontré pour des procédés plus conventionnels et bien établis, comme dans les secteurs de l’emboutissage, du forgeage ou de la fonderie. La simulation numérique s’impose donc naturellement comme un outil incontournable du développement, de la mise au point et de l’optimisation des procédés de fabrication additive. Une technologie qui apporte également de nombreux atouts.

  • L’investigation de nouveaux concepts et de nouvelles idées (R&D).
  • La substitution d’essais physiques coûteux par des tests de validation de processus virtuels (méthodes, mise au point, production).
  • La réduction de la prise de risque, la justification des choix techniques et des chiffrages auprès des donneurs d’ordre.
  • L’apprentissage et le développement de compétences métiers et la capitalisation de ces compétences.
  • Pallier le relatif manque de recul et d’expertise dû à la relative immaturité des procédés de fabrication additive.

MSC-Simufact Additive propose une approche pragmatique résolument orientée vers les métiers de la simulation numérique des procédés de fabrication additive. Elle permet d’appréhender les principaux problèmes de faisabilité (distorsions, contraintes résiduelles / risque de fissuration, séparation des supports, etc.) pour des calculs durant de quelques minutes à quelques heures.

Texte de Mathieu Pérennou, Sales Director EMEA, MSC Software-Simufact engineering.

Contrôle non destructif par ultrasons

Si la fabrication additive métallique connaît aujourd’hui un réel essor, l’assurance de la qualité des pièces et la reproductibilité des procédés restent des enjeux majeurs. Par ailleurs, la fabrication additive est une technologie onéreuse en raison de la durée des procédés de fabrication et du prix de la matière première nécessaire à l’élaboration d’une pièce. En conséquence, l’intégration d’un système de contrôle dans les machines de fabrication, permettant de suivre le procédé en temps réel pour s’assurer de la conformité de la pièce en cours d’élaboration, s’avère primordiale.

Les ultrasons laser (UL) sont une technique non destructive et sans contact, répondant aux critères d’un système de contrôle en ligne puisque n’altérant pas la fabrication. Leur principe consiste à échauffer localement une pièce par impact laser, générant ainsi des ondes ultrasonores détectées par un second laser situé à quelques centimètres du premier. La présence d’un défaut est mise en évidence via la perturbation induite sur le faisceau ultrasonore. Dans le cadre d’une thèse menée au Commissariat à l’énergie atomique (CEA) en collaboration avec le Laboratoire national d’essais (LNE), le potentiel d’une telle technique est étudié. Le premier défi dans le cadre du développement d’un tel système consiste à valider la faisabilité de ce contrôle sur des pièces obtenues par fabrication additive. Celles-ci présentent à la fois une très forte rugosité et une microstructure cristalline à gros grains qui atténuent et dispersent le signal ultrasonore utile. Très récemment, la première détection de défaut dans une pièce brute (sans aucun traitement additionnel) issue de fabrication additive a été réalisée sur le banc laser de la plate-forme GERIM2 au CEA. Ce résultat constitue une première étape en vue de l’implémentation du contrôle par ultrasons laser dans les machines de fabrication additive.

Texte de Célia MILLION, PhD Student, CEA.

Simulation et optimisation de structures lattices imprimables

Ces dernières années, la fabrication additive s’est avérée être très précieuse pour la production de pièces complexes à haute valeur ajoutée. Il ne s’agit pas d’une coïncidence, dans la mesure où cette technologie permet la création de pièces beaucoup plus complexes en comparaison avec les techniques de production classiques. Ces conceptions complexes ne sont pas nécessairement synonymes de coûts de fabrication plus élevés, étant donné que la production n’est pas affectée par la complexité de la pièce, ce qui n’est pas le cas pour les techniques traditionnelles où le coût de fabrication augmente significativement avec la complexité. De plus, on peut observer une forte volonté venant de plusieurs industries à produire des pièces optimisées, souvent synonymes de haute technicité. Non seulement la fabrication additive répond à ces besoins, mais elle a également atteint un niveau de maturité conduisant à de meilleurs résultats, plus fiables, ce qui permet d’utiliser des pièces imprimées comme pièces finales et non plus uniquement comme prototypes. D’un autre côté, on constate un nombre accru d’outils de conception et d’optimisation de ces pièces complexes, outils basés principalement sur la méthode des éléments finis (MEF).

Cette méthode de conception, dont l’optimisation topologique est un exemple d’utilisation, peut partiellement automatiser le processus de conception en générant une pièce avec un poids minimum, sans compromettre pour autant son intégrité structurelle. Néanmoins, même si les solutions de simulation par MEF se sont développées significativement, elles ne prennent pas directement en compte les exigences de la fabrication additive. Vous pouvez ainsi avoir des zones en surplomb, de larges ouvertures et des volumes encombrants qui augmentent le risque d’échec de fabrication, mais aussi des ratés liés aux déformations thermiques durant le processus de fabrication. C’est pourquoi il est indispensable de toujours vérifier et retravailler manuellement les résultats de l’optimisation topologique. Il s’agit d’une étape complexe car un équilibre doit être trouvé entre fabricabilité et conformité par rapport à la conception optimale. La possibilité de concevoir des structures lattices pourrait être une solution à ce problème. En effectuant cela avec soin, la forme optimale reste en grande partie inchangée tandis que les pré requis de conception garantissant la fabricabilité peuvent être remplis. Avec les connaissances et le logiciel adéquats, vous pouvez créer des pièces entièrement adaptées pour la fabrication additive.

Texte de Jan Lens, application Engineer, Materialise.

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Gaëtan Lefèvre

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