Magazine Vendredi 19 juillet 2019 - 10:58

De grands projets de recherche présentés aux AEFA 2019

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Lors de la dernière édition des Assises européennes de la fabrication additive (AEFA) qui se sont déroulées du 25 au 27 juin 2019 à CentraleSupélec sur le plateau de Saclay, l’Association française du prototypage rapide et de la fabrication additive (AFPR) avait décidé de consacrer une journée entière à de grands projets R&D publics. Un enjeu de taille ! 

La technologie additive est multidisciplinaire. Elle a conquis les industries et les entreprises. Mais le secteur de la fabrication additive doit encore relever de nombreux défis, dont une grande partie se joue au sein des projets de R&D. Voici quelques exemples de projets de recherche présentés aux Assises européennes de la fabrication additive. 

Le projet européen MetAMMI : Metrology for additively manufactured medical implants

Le projet européen MetAMMI (Metrology for additively manufactured medical implants) a débuté au mois de juin 2016 et s’est récemment terminé, au mois de mai 2019. Coordonné par le LNE (Laboratoire national de métrologie et d'essais), financé par la métrologie européenne Euramet (European Association of National Metrology), il a impliqué 18 partenaires dont 6 laboratoires de métrologie (LNE, DFM, VTT, NSAI, BAM et PTB), 7 laboratoires académiques (IMS, DTU, DTI, FAU, les universités d’Autriche, d’Aalto et de Nottingham), 3 industriels travaillant notamment dans le secteur médical (Lithoz, Bego et Medicrea) et deux partenaires de santé (la clinique de Braunschweig et Praxis am Sande). Deux objectifs principaux ont porté ce projet. 

  • Proposer des méthodes de contrôle et de mesure validées (par tomographie à rayon X pour les FAI, mais également des méthodes alternatives pour le contrôle de routine pour la production de masse) pour caractériser des implants et des guides chirurgicaux en fin de process ainsi que des protocoles de caractérisation et de mesures suivant les méthodes, 
  • Identifier les erreurs le long de la chaîne de fabrication (du scan du patient à la pièce finale). 

Ce projet devait permettre de garantir la fiabilité des implants et des guides auprès des industriels du médical et des organismes de certification. Les résultats sont divers : rapports de présentation des méthodes de caractérisation investiguées dans le cadre du projet avec leur capabilité et des protocoles ou recommandations à suivre ; mais aussi des rapports synthétisant des études de cas permettant d’identifier les erreurs le long de la chaîne de fabrication avec des recommandations pour détecter ces erreurs.

Des méthodes de contrôle et de mesure pour garantir la fiabilité des implants.

Le projet NATHENA : Échangeur Thermique Nouvelle Génération

Le projet NATHENA (New Additive manufacTuring Heat ExchaNger for Aeronautic) vise à développer un nouveau type d'échangeur thermique pour les avions civils en utilisant la fabrication additive. Intégré au projet européen H2020, et financé en partie par Clean Sky 2, il regroupe un consortium de quatre sociétés : l’institut belge von Karman pour la caractérisation expérimentale et les sociétés françaises AddUp pour le développement du procédé additif, Sogeclair Aerospace pour la conception mécanique et Temisth pour la conception des échangeurs de chaleur. 

La fabrication additive permet d’aller plus loin dans l’imagination d’une pièce, dans sa conception et dans sa fabrication. Dans la production d’échangeurs thermiques, les moyens de fabrication traditionnels limitaient énormément les possibilités de conception. À l’inverse, la fabrication additive devrait permettre de lever plusieurs barrières de conception : réduire le nombre de pièces, éviter certaines étapes comme les phases de soudure et imaginer de nouvelles géométries pour adapter au mieux le composant à l'avion. Si le projet ne permettra pas forcément de lever tous les verrous, le consortium espère pourvoir grandement améliorer la pièce et sa chaîne de production.

  • Développer de nouvelles structures internes complexes.
  • Augmenter la performance thermique pour un même volume.
  • Diminuer la taille de la pièce avec des performances thermiques équivalentes.
  • Diminuer le poids.
  • Concevoir une nouvelle forme extérieure optimisée la plus proche de l'environnement hôte.

Le consortium souhaite également utiliser le potentiel de la nouvelle conception de l'échangeur de chaleur pour encourager le développement de nouveaux matériaux et moyens de production plus importants, apporter de nouvelles solutions pour les avions de demain et s'adapter aux évolutions du marché telles que la production de systèmes de propulsion hybrides et/ou électriques

Débuté en mars 2018, ce projet durera quatre ans pour un budget total de 1,5 millions d’euros. Il conduira à une validation de principe d'un échangeur de chaleur à l'échelle 1 testé dans des conditions de laboratoire.

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Le projet SOFIA : SOlutions pour la Fabrication Industrielle Additive métal

Le projet SOFIA (SOlutions pour la Fabrication Industrielle Additive métallique) est un programme de recherche appliquée dans le domaine de la fabrication additive métallique. Il a pour objectif de rendre ces procédés performants et industriels en réduisant le coût de fabrication des pièces, en améliorant la robustesse de celles-ci, en facilitant l’exploitation des machines dans leur environnement et en garantissant le respect des contraintes HSE. Doté d’un budget de plus de 50 millions d’euros, SOFIA est un PSPC Projet structurant pour la compétitivité)soutenu financièrement par Bpifrance et par la région Auvergne-Rhône-Alpes. Il est labellisé par plusieurs pôles de compétitivité dont ViaMéca, Aerospace Valley, ASTech Paris Region, NAE et Mov’eo et regroupe sept entreprises et neuf laboratoires de recherche dont AddUp, Aubert & Duval ou encore Safran et Michelin. Débuté en 2016, le projet portera sur quatre axes principaux.

  • La mise au point de gammes de poudres métalliques, avec le développement de nouvelle nuance AD730, des tests granulométriques ainsi que des recherches sur les poudres du futur,  la métallurgie et les conditions de fusion.
  • L’amélioration de la productivité des machines de fabrication additive par l’optimisation des couples matériau / procédéet le développement de nouvelles sources d’énergie.
  • La conception de nouvelles gammes pour des pièces aux performances technico-économiques optimiséesdans une perspective de continuité numérique. L’ESI travaille sur son logiciel de FA avec optimisation des pièces et supports, la simulations stratégies, l’accélération des calculs, la traçabilité et l’aide à la décision.
  • Élargir la connaissance des risques HSE liés à la fabrication additive métalliqueen vue de l’établissement d’un référentiel.

Au moment des Assises européennes de la fabrication additive 2019, 11 brevets déposés, 49 publications et communications avaient été publiés. Des travaux que vous pouvez retrouver sur le site : www.sofia-3d.fr

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D’autres grands projets R&D

D’autres grands projets R&D ont été présentés à l’occasion des Assises européennes de la fabrication additive 2019. Programme d’Irepa Laser, PAM-PROD Project (Procédés Additive Manufacturing – Productivité) vise la construction d’une machine hybride associant laser, dépôt de fil et dépôt de poudre, dans le but de produire des pièces métalliques de grande dimension (jusqu’à 6 mètres). Regroupant six partenaires, financé par la BPI France et la région Grand Est, ce programme PSPC (Projet structurant pour la compétitivité) s’étalera sur 36 mois pour un budget de 7,3 millions d’euros. Les premières fabrications sont attendues à horizon 2021. 

La fabrication et le contrôle ne sont pas les seuls défis à relever. Certains projets portent également sur le post-traitement ou sur l’état de surface qui résulte des procédés de fabrication additive. Ainsi, l’IRT M2P mène le programme After ALM sur le parachèvement des pièces de fabrication additive. Ce projet de 5,1 millions d’euros analyse différents procédés de traitement comme les polissages chimique ou laser. Un travail sur l’état de surface de pièces complexes est essentiel !

Nous ne pouvons malheureusement pas traiter l’ensemble des projets R&D aborder aux Assises européennes (AEFA). Nous espérons que l’édition 2020 donnera suite à cette session « Grands projets publics ». 

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