News Jeudi 11 juillet 2019 - 13:57

Le procédé de fabrication additive par Stratoconception

Partagez cette news :

fabrication-additive-stratoconception-c-fast

La Stratoconception est un procédé de fabrication additive mis au point et développé par la société de recherche et de développement le Cirtes (voir encadré). Issu de travaux de recherche initiés par le Professeur Claude Barlier à la fin des années 80, cette technique a été brevetée en 1991. Elle mélange la fabrication soustractive, la découpe et le fraisage, avec la conception en couche par couche. La pièce est tout d’abord tranchée avant d’être assemblée par imbrication des strates 3D. Ce procédé permet la fabrication de pièces mécaniques, de maquettes, de modèles et d’outillages, sans limitation de forme intérieure ou extérieure, sans limitation de matériaux (bois, polymères, métaux) et sans limitation de taille (de quelques millimètres à plusieurs mètres). À l’inverse de nombreux procédés de fabrication additive, elle nécessite une étape d’assemblage et produit généralement plus de déchets. 

Image
pieces-fabrication-chaise-stratoconception

Procédé de fabrication additive type solide/solide

Ce procédé de fabrication additive de type solide/solide consiste à fabriquer couche par couche un objet dessiné en CAO, sans aucune rupture de la chaîne numérique. Le procédé consiste en la décomposition automatique de l’objet en une série de strates élémentaires complémentaires, dans lesquelles sont placés des inserts de positionnement et des renforts. Chacune est directement mise en panoplie puis fabriquée par micro-fraisage rapide, par découpe laser ou au fil, ou par tout autre moyen de découpe à partir de tous matériaux en plaques. Toutes ces strates sont ensuite positionnées par des inserts, des pontets ou par des éléments d’imbrication et assemblées afin de reconstituer la pièce finale. L’assemblage est pris en compte dès l’étape de conception afin d’assurer la tenue aux contraintes mécaniques pendant l’utilisation. Les inserts servent à la fois de pions de positionnement et de liens entre les strates. Dans le cas de pièces à parois minces, ils sont placés à l’extérieur de la pièce par l’intermédiaire de pontets sécables. Dans certains cas, il est également possible d’imbriquer les couches les unes dans les autres. Le procédé est compatible avec de nombreux matériaux : le bois, le plastique, l’acier graphite, le plâtre et la céramique.

Les étapes du procédé de fabrication additive par Stratoconception 

  1. Choix du plan de stratification, du pas de stratification, des inserts...
  2. Visualisation de la forme de la pièce (analyse des dépouilles et contre-dépouilles) et mise en place des inserts (une des premières particularités du procédé) qui permettent de positionner les couches et de renforcer la pièce.
  3. Calcul de la stratification (le tranchage).
  4. Choix des plaques sur lesquelles la station fabrique les pièces (dimensions), le logiciel répartit (mise en panoplie) les strates sur les plaques.
  5. Génération automatique du parcours d’outil .
  6. Découpe par micro-fraisage rapide des différentes couches.
  7. Grâce aux inserts, assemblage et fixation des strates.
  8. Si besoin, parachèvement.
Image
procede-fabrication-additive-stratoconception

La méthode de stratification et les paramètres de découpe

Stratification simple et rapide en 2D 

La stratification en 2D est strictement utilisée en découpe (laser ou jet d’eau). Le principe est simple : pour obtenir une bonne précision de la pièce, il faut réduire l’épaisseur des couches. Le problème est la précision due à l’empilement et le temps de réalisation pour l’assemblage de pièces de moyennes et grandes dimensions, pouvant en plus nécessiter une étape de finition. Les avantages de ce procédé sont nombreux : bonne géométrie de l’ensemble et rapidité d’exécution. 

Stratification 3D (la plus utilisée en Stratoconception)

La stratification 3D permet de fabriquer une pièce semblable au modèle numérique initial. Cette technique permet de concevoir des strates plus épaisses ce qui apporte une meilleure précision due à la diminution du nombre de couches et à un montage plus rapide. Elle offre deux possibilités de fabrication des strates 3D. 

  • Par découpe et surfaces réglées créant des couches épaisses faisant apparaître une légère facettisation (suppression de l’effet d’escalier). La découpe par laser 5 axes est très rapide, celle par microfraisage rapide en 2,5 axes est très précis. 
  • Par micro-fraisage rapide UTGV 2 axes ½ permettant un profil surfacique très proche du solide initial. Il offre la possibilité de décomposer la couche en plusieurs plans grâce auxpas de stratification : le premier pas correspond à l’épaisseur de la couche solide, le second à la précision de l’usinage.
Image
methodes-stratification-stratoconception-cirtes

Intégration du procédé sur un parc machines existant

Il est possible d’intégrer directement le logiciel Stratoconcept et le procédé de Stratoconception sur un parc machines existant. Cette intégration consiste à adapter le code issu du softwareStratoconcept au langage utilisé par la commande numérique des machines d’usinage UGV 3 axes destinée à recevoir le procédé. Pour cela, les équipes du Cirtes réalise un développement sur mesure du post-processeur adapté à la CN de la machine.

L’intégration consiste également à adapter la partie opérative de la machine pour l’utilisation spécifique du procédé de Stratoconception. Ces adaptations concernent le maintien et le bridage de la plaque de matière première et des strates sur la table du centre d’usinage.

Les principaux secteurs d’activités 

Le procédé de fabrication additive par Stratoconception vise de nombreux secteurs d’activité. Le centre R&D publie sur son site les sociétés qui utilisent ou ont utilisé cette technologie.

  • Automobile : PSA, BMW, Mecachrome, Valeo, Mathieu Yno, Liebherr… 
  • Aéronautique : Airbus, Aries Meca, Zodiac Aerospace… 
  • Nucléaire : Areva, CEA 
  • Ameublement : Steelcase, A&D… 
  • Électroménager : Zanussi… 
  • Packaging : Nestlé, Vegetal & Mineral Water, La Poste… 
  • Médical : Ravel Orthomedic… 
  • Transformation de matière plastique : Storopack, Knauf, Cogemoule, Catoire…
  • Luxe : Baccarat, Daum, Ateliers Toutain…
  • Canalisations : Sait-Gobain Pam…
  • Biens de consommation : Legrand, Chêne Vert, Porcher…
  • Matériaux : Alcan…
Image
outillage-stratoconception-cirtes

C-FAST - Conception pour la fabrication additive par Stratoconception sous Topsolid

Le projet C-FAST, Conception pour la Fabrication Additive par Stratoconception sous TopSolid, initié par l’éditeur de CFAO Missler avec la SRC de R&D en fabrication additive CIRTES, a pour objectif le développement d’une chaîne numérique, unifiée et continue, de conception et de fabrication additive basée sur le procédé breveté de Stratoconception, entièrement robotisée et intégrée à TopSolid. Cette chaîne a pour ambition de permettre la fabrication de produits personnalisés, fonctionnalisés, de grandes dimensions et en multi matériaux. Ce projet vient d’être retenu dans le cadre de l’appel à projet PIAVE « Industrie du Futur », piloté par le Commissariat général à l’investissement (CGI) et opéré par Bpifrance.

Plus d’informations sur les ambitions et les enjeux du projet C-FAST ici.

Image
rupture-dans-chaine-numerique-fabrication-additive-a3dm

Pack&Strat, l’emballage rapide par stratoconception

L’application Pack&Strat permet la fabrication directe en couche par couche d’emballages pour la protection et le transport d’un produit. À partir d’un modèle CAO, l’applicatif, intitulé « Strat’Emball », permet la conception automatique de la contre-forme virtuelle destinée à loger ou à caler le produit. Il va générer automatiquement le parcours de découpe 2D ou 3D de chacune de ces tranches dans le matériau retenu. La station de découpe va ensuite trancher la contre-forme.

Image
pach&strat-stratoconception-cirtes
Contenu Encadré

Qu’est-ce que le Cirtes ?

Le Cirtes, Centre européen de prototypage et d’outillage rapide, est situé, depuis 1991, au cœur du bassin industriel de Saint-Dié-des Vosges, en Lorraine. La société a également une antenne dans le Sud-Ouest de la France, à Carmaux.

L’innovation par la Recherche et Développement 

Structure de recherche contractuelle, le Cirtes a pour objectif de mener à bien des projets de R&D autour de ses deux domaines de prédilection : le prototypage et l’outillage rapide par son procédé breveté de Stratoconception et la surveillance de l’usinage par son système breveté : ACTARUS.

Des contrats de R&D dans divers secteurs d’activité

Parmi les contrats actuels du centre, il faut citer : Airbus, Messier-Bugatti et le CEA DAM pour l’aéronautique et l’armement ; PSA et Mecachrome pour l’automobile ; Daum et Baccarat pour la cristallerie ; Saint-Gobain Pam, Salin, Brousseval, Ferry Capitain pour la fonderie ; Areva pour l’énergie, Alcan pour les pièces et les outillages en aluminium.

Newsletter

Ne manquez plus aucune info sur la fabrication additive