A3DM Magazine N°3 - L`information spécialisée de la Fabrication

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Fabrication additive / Impression 3D / Prototypage rapide / Développement produit
A 3D M
m a g a z ne
SOUS-TRAITANCE
Dans les industries
aérospatiale et aéronautique
LES ÉCHOS DE L’AFPR
Un institut de la FA,
rêve ou nécessité ?
PROJET R&D
FABRICATION
ADDITIVE
ET AÉRONAUTIQUE
www.a3dm-magazine.fr
N°6 Déc. 2016-Janv. 2017 Gratuit
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fabrication additive
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A 3D M
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FABRICATION ADDITIVE / IMPRESSION 3D
PROTOTYPAGE RAPIDE / DÉVELOPPEMENT PRODUIT
Édité par :
G+G MEDIA GROUPE SAS
SAS au capital de 14 000 €
SIRET : 815 083 506 00015
10, rue de Penthièvre 75008 Paris
Tél. : 01 60 11 57 46
ISSN 2496-6835
Directeur de la publication – directeur de la publicité
Guillaume Mouhat [email protected]
Tél. : 01 60 11 57 46
Rédacteur en chef
Gaëtan Lefèvre [email protected]
Tél. : 06 67 09 01 76
Rédaction
Florian Bechmann, Alain Bernard, Nikolas Du Puy Dutour,
Oliver Edelmann, E. Eglinger, Joe Hiemenz, Oliver
Kaczmarzick, Gaëtan Lefèvre, Giorgio Magistrelli, F.
Ternoy, Marc Thomas
Correctrice
Astrid Rogge [email protected]
Tél. : 09 51 45 14 80
Source: EOS, Wittmann, Kuhn-Stoff, FormRise
Fabrication Additive EOS : des solutions
pour des pièces complexes et légères
Direction artistique
Melissa Chalot [email protected]
Tél. : 06 78 20 89 38
Fabrication
Imprimerie ETC-INN 82, rue de Michel-Ange 75016 Paris
Tél. : 01 47 43 76 76 Dépôt légal à parution
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possibilité de produire des
pièces hautement complexes
et légères, ainsi que
Crédits photo
Couv. : Airbus Group 2016/P. Pigeyre/master films - 5 : 3D System,
F.Hrehorowski/Open Edge - 12 : Airbus SAS 2016/A. Doumenjou / master
films - EOS 15 : GE Aviation - 16 : Airbus/C. Brinkmann - GE Aviation 17 : Rolls-Royce - Airbus Group 2016 / P. Pigeyre / master films - 18 : Airbus
Group 2016/P. Pigeyre/master films - 20-21 : NASA - 22 : DR - 23 : NASA - 24-29
: NASA - 30 : 3D Systems - 31 : Altair - Sckler - 32 : Big Rep - 34-36 : Hoya Vision
Care - 38-40 : Concept Laser - 42 : Philippe Cotin/3D Print 2016 - 43 : CTIF 44-45 : SYOS - Florence Ducommun - 46 : F3DF - 49-49 : Airbus - 50 : ONERA
l’intégration de fonctions.
Toute reproduction, même partielle, des articles et
iconographies publiés dans A3DM Magazine sans l’accord
écrit de la société éditrice est interdite, conformément à la
loi du 11 mars 1957 sur la propriété littéraire et artistique.
Tous droits réservés France et étranger.
design des pièces peuvent
La rédaction n’est pas responsable de la perte ou de
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ÉDITO
La fabrication additive
a pris son envol
À l’occasion du salon Aeromart Toulouse 2016, qui a lieu du 29 novembre
au 1er décembre, A3DM Magazine a décidé de se pencher sur le secteur
de l’aéronautique. Industrie pionnière dans l’utilisation des nouvelles
technologies, l’aéronautique est un bon indicateur pour apprécier la
place de la fabrication additive. Utilisée dans un premier temps pour le
prototypage rapide, cette technologie a depuis pris son envol. Pièce
structurelle ou non structurelle, pièce de conception ou de réparation...
elles ont embarqué. Supports de charnière, éléments de siège, pièces de
moteurs... vous serez surpris du nombre d’éléments conçus par fabrication
additive présents à bord des avions. De nombreux avantages ont été
apportés par cette technique de production, les mêmes que l’on associe
généralement à l’impression 3D : la réalisation de formes complexes et
plus légères, la réduction d’utilisation de matière première, la production
relocalisée, etc. Mais cette étape ne s’est pas réalisée du jour au lendemain.
Dans ce secteur, la certification et les réglementations sont très fortes.
En France, une industrie importante, Airbus, a compris les enjeux et bien
intégré la fabrication additive. « Fabrication additive et aéronautique », le
grand dossier de ce numéro.
En 2017, alors que les français se rendront aux urnes pour les élections
présidentielles, l’AFPR (Association française du prototypage rapide et de
la fabrication additive) fêtera ses vingt-cinq ans. En cette fin d’année 2016,
le gouvernement français annonce justement, à travers son secrétaire
d’État à l’Industrie, Christophe Sirugue, ses deux plans d’action dédiés
au numérique : l’un sur l’Internet des objets et l’autre sur la fabrication
additive. Alain Bernard, vice-président de l’AFPR, a pris la plume pour
rappeler les engagements de l’association et les propositions soumises
depuis de nombreuses années. Parmi celles-ci, la création d’un institut
national de la fabrication additive qui devrait permettre de partager les
compétences, de fédérer les actions et de mutualiser les moyens. Espérons
que cela arrive aux oreilles des décideurs. En attendant, l’AFPR continue de
s’engager dans cette avancée.
Par Gaëtan Lefèvre, rédacteur en chef.
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#2
Les échos de l’AFPR
08 Retrouvez les dernières news du secteur
de la fabrication additive.
Dossier
30 Un institut de la fabrication additive,
rêve ou nécessité ?
En 2017, l’AFPR, l’Association française de
prototypage rapide et de la fabrication additive,
va fêter ses 25 ans. Vingt-cinq ans, c’est l’âge
de la pleine maturité, mais pour une association,
c’est aussi le moment de faire le bilan de l’action
entreprise au cours de ce quart de siècle passé.
12 Attachez vos ceintures !
Publi-rédactionnel
La fabrication additive s’envole
L’industrie aéronautique a été un des secteurs
pionniers dans l’utilisation de la fabrication
additive. Prototypage ou pièce de série,
structurelle ou non structurelle, pièce de
conception ou de réparation, cette technologie
a pris une place importante à bord des avions.
20 Fabrication additive et aéronautique,
34 Yuniku, une révolution dans le secteur
de l’optique
Un produit innovant peut transformer un
modèle économique, un processus opérationnel,
l’expérience client... C’est le cas de Yuniku !
Conçue par Hoya, en partenariat avec Materialise,
cette innovation révolutionne la lunetterie.
de nombreuses applications
De la conception à la production, la fabrication
additive offre de nombreuses possibilités pour
fabriquer des outils personnalisés. Le secteur
de l’aéronautique a intégré cete technologie
à l’ensemble de ses processus. Exploration
au sein des applications aéronautiques.
Sous-traitance
Industrie
38 La fabrication additive au sein de l’usine
du futur
L’industrie 4.0 n’est plus un doux rêve mais
bien une réalité. L’intégration de la fabrication
additive dans la 4e révolution industrielle devient
donc un défi à relever. Les questions d’aujourd’hui
pour le monde de demain !
Rencontre
39 Les trophées 3D Print
A3DM Magazine a rencontré les gagnants
des différents trophées remis lors
de la 3e édition du salon 3D Print
qui se déroulait à Lyon début octobre.
Projet R&D
24 Sous-traitance et FA dans les industries
aérospatiale et aéronautique
Pour évaluer les interactions entre la soustraitance et la fabrication additive, nous devons
tenir compte de son impact sur la chaîne de valeur
et la chaîne d’approvisionnement. Exemple
des industrie aérospatiale et aéronautique.
46 Projet Carnot PROMIS
Le projet PROMIS (Procédés de Métallurgie
InnovantS) explore la fabrication d’une winglet,
ailette marginale de voilure d’une maquette
d’avion. Pour la réalisation de cette pièce,
l’ONERA s’est tourné vers la possibilité d’utiliser
la fabrication additive.
SOMMAIRE
News
NEWS
RECHERCHES
ET INNOVATIONS
Renishaw ouvre un centre de santé
La société Renishaw a ouvert un nouveau
centre d’excellence en soins de santé sur son
site Miskin, près de Cardiff, dans le sud du pays
de Galles. Inaugurée le 29 septembre, cette
structure sera utilisée pour la fabrication de
dispositifs médicaux personnalisés de classe 3,
mais également pour l’éducation, la formation
et l’organisation d’ateliers et de conférences.
Ce centre de santé utilise les dernières machines
de fabrication additive métallique de Renishaw
pour permettre la production de précision de
cadres dentaires, implants cranio-maxillofaciaux pour patients spécifiques, gabarits et
guides. Le centre de santé est conforme à la
norme de gestion de la qualité ISO 13485.
AIRBUS STANDARDISE LES SOLUTIONS
DE FABRICATION ADDITIVE
La société Stratasys annonçait, courant octobre 2016, que le leader français
de la construction aéronautique Airbus avait standardisé l’utilisation de
la fabrication additive pour la chaîne d’approvisionnement de l’avion
A350 XWB. Certifiée pour répondre aux spécifications Airbus en matière
de matériaux et conforme au FST (flammes, fumée et toxicité), la résine
ULTEM™ 9085 du fournisseur de solutions de fabrication additive sera
utilisée pour la production de ces pièces.
La fabrication additive apporte aux chaînes d’approvisionnement de
production des niveaux d’efficacité et de flexibilité inédits. Elle permet
une production à la demande, au plus près des lignes de montage finales,
mais elle améliore également le rapport « buy-to-fly », c’est-à-dire qu’elle
diminue la quantité de matériau gaspillé par rapport aux méthodes
conventionnelles (voir le dossier « Fabrication additive et aéronautique »
dans ce numéro).
Une nouvelle filière titane française
Safran a signé un contrat de R&D avec la plate-forme de recherche
MetaFensch et le groupe de métallurgie Eramet. L’objectif de cet
accord est le développement de la filière titane française du futur
avec deux priorités : la première vise à mettre au point un procédé
de production de poudres de titane, et la seconde concerne le
recyclage des poudres de titane inutilisables pour la fabrication
directe.
8
A3DM magazine
n°6
Honda dévoile son véhicule imprimé en 3D
À l’occasion du CEATEC au Japon, Honda et Kabuku
Inc. ont dévoilé la « Micro Commuter », une voiture
qu’ils ont réalisée par impression 3D. Ce véhicule
électrique de faible autonomie sera utilisé par
l’entreprise japonaise Toshimaya Corp. pour effectuer
les livraisons de son célèbre « sablé Hato » en forme
de colombe.
NEWS
Fabrication additive XL en béton
La start-up XtreeE et Dassault Systèmes ont mis au
point une technologie pour imprimer du béton à
l’aide d’un bras robotisé. Ce système de fabrication
additive de béton a pour objectif de diminuer les coûts
du BTP en utilisant uniquement la quantité de matière
nécessaire et en sélectionnant les structures optimales.
Insert en titane pour panneaux composites
Les sociétés Materialise, fournisseur de solutions pour la fabrication
additive, et Atos, fournisseur de services numériques pour
l’ingénierie aérospatiale et la simulation structurelle, ont créé un
composant révolutionnaire pour structures spatiales, en impression
3D métallique. Cet insert en titane pour structures spatiales est
utilisé comme point de fixation pour soulever et transporter de
grandes et lourdes structures. L’optimisation topologique et la
fabrication additive ont permis, entre autres, de réduire le poids de
l’insert, jusqu’à un tiers de son poids original, tout en conservant
l’ensemble de ses propriétés et de ses capacités.
Test de turbopropulseur
GE (General Electric) Aviation a effectué des
tests d’un démonstrateur afin de valider des
éléments conçus par fabrication additive.
Ceux-ci devront être utilisés sur son futur
turbopropulseur ATP, pour le Cessna Denali.
Ce turbomoteur comportera environ 35 % de
pièces produites par fabrication additive telles
que les échangeurs de chaleur, certains carters,
les logements de roulements... Ces éléments
permettront de réaliser des gains de 5 % de
masse et 1 % en consommation spécifique.
Plus d’informations
sur cette pièce.
Inauguration du site LISI Aerospace Additive Manufacturing
Le métro de Dubaï exploite la FA
Le système de métro de Dubaï, aux Émirats arabes
unis, utilise l’impression 3D pour imprimer des
pièces pour les sous-systèmes de ses distributeurs
automatiques de tickets, de portes de billets et
d’autres actifs métropolitains sur le réseau. Face
à l’obsolescence des pièces, l’agence ferroviaire
RTA, exploitant de ce métro, souhaite utiliser cette
technologie pour imprimer les pièces de rechange à
la demande et localement.
Le groupe LISI et la société Poly-Shape ont inauguré début novembre leur
site commun LISI Aerospace Additive Manufacturing (LAAM). Cette filiale
est dédiée à la conception et à la réalisation en fabrication additive de
pièces en série destinées aux secteurs spatial, de l’aéronautique et de la
défense.
HP acquiert David Vision Systems
HP a acquis la société allemande David Vision Systems, spécialisée
dans la numérisation 3D. L’entreprise affirme que cette acquisition
permettra de développer son concept Sprout 3D, d’intégrer un
scanner 3D de bureau dans un ordinateur pour permettre aux
utilisateurs de capturer des images 3D d’objets puis de les imprimer.
A3DM magazine
n°6 9
NEWS
MACHINES
ET MATÉRIAUX
La Fédération de la Plasturgie et des Composites s’interroge
La Fédération de la Plasturgie et des Composites présente les résultats de
trois projets issus de son programme « In3D » (Initiative 3D). Elle publie un
livre blanc dédié à l’impression 3D et à la propriété industrielle, ainsi que
le premier référentiel de compétences du métier de technicien spécialisé
en fabrication additive. Elle met également à disposition « Parlons
fabrication additive », synthèse des résultats d’une enquête d’envergure
menée auprès de 300 industriels par le Centre Technique Industriel IPC
(Innovation Plasturgie Composites). On apprend ainsi que plus de la
moitié des plasturgistes questionnés pensent que l’impression 3D est une
opportunité mais que 45 % d’entre eux affirment qu’elle représente un
poste supplémentaire de dépenses, qui ne sont pas prioritaires.
Mise à jour du logiciel Cimatron
3D Systems a publié une mise à jour majeure de
son logiciel CAO / CAM Cimatron. Utilisé pour la
conception de moules, de matrices et d’outils,
Cimatron dispose de nouvelles fonctionnalités,
notamment une interface redessinée, plus
rapide et plus facile à utiliser.
Parmi les nouvelles fonctionnalités d’outillage,
vous découvrirez une modélisation directe,
de nouvelles opérations de maillage avec
des capacités de modélisation hybride et des
fonctions d’assemblage améliorées.
Le livre blanc et les autres projets sont à télécharger sur :
www.laplasturgie.fr
Nouveau filament Poetry Gum 90 d’Ira3D
La société italienne Ira3D a développé une nouvelle gamme de
filaments fabriquée en Italie et commercialisée sous la marque
Ira Filaments. Celle-ci sera compatible avec toutes les imprimantes
FDM de 1,75 mm. Ira3D affirme que ces filaments seront fabriqués
avec des matières premières de haute qualité, exemptes d’agents
polluants ou de substances cancérogènes.
Le premier de cette nouvelle gamme est Poetry Gum 90, un
polyuréthane thermoplastique souple ou matériau TPU. Il est
disponible au prix de 59 € la bobine de 500 g, dans les coloris
suivants : blanc, noir, rouge, jaune, argent, naturel, bleu, orange
ou vert.
Nouveau filament Pro HT de BigRep
La société BigRep a présenté son nouveau filament,
Pro HT, comme une alternative à ABS. Celui-ci peut
supporter des températures élevées jusqu’à 115
degrés Celsius, dans des imprimantes 3D avec une
chambre de construction ouverte et non chauffée
comme la BigRep One. De finition noire, ce filament
présente un haut degré de résistance aux UV et aux
intempéries. Il est également biodégradable.
Le prix du Pro HT commence à 129,95 € pour une
bobine de 2,5 kg, le filament le plus cher que vend
BigRep.
10
A3DM magazine
n°6
NEWS
La première imprimante 3D russe
Nouvelles solutions par photoréticulation
En juillet 2016, à l’occasion de l’exposition
Innoprom 2016, la société russe Rosatom,
Corporation Nationale Russe de l’énergie
atomique, a présenté la première imprimante
3D industrielle russe. Cette machine fonctionne
avec des poudres métalliques de cuivre,
d’aluminium, de fer, de titane par fusion laser
sélective (SLM). Elle est équipée d’un laser de
1 000 W et d’un système optique de balayage à
trois axes. La vitesse d’impression est de 15 à 70
cm3 par heure. Le dispositif et son logiciel sont
un projet entièrement russe. Rosatom prévoit
d’appliquer son invention dans le domaine de
l’énergie nucléaire, ce qui permettra de réduire
les coûts de la construction des centrales.
Sartomer, filiale du groupe Arkema, lance deux nouvelles solutions
pour les procédés d’impression 3D par photoréticulation : PRO
21904, pour le prototypage, et PRO 21905, pour des applications
industrielles nécessitant une meilleure résistance. Ces résines
d’acrylate sont commercialisées sous la nouvelle marque
NextDimension™.
Schulman, nouveau partenaire de Prodways
Prodways, filiale de Groupe Gorgé, a annoncé, fin octobre, la signature
d’un partenariat stratégique avec A. Schulman, fournisseur international
de composés plastiques de haute performance et de matières composites.
Ce partenariat a pour objectif de renforcer son offre de frittage de poudre.
En associant leurs efforts dans les secteurs R&D, à la fois sur les poudres,
les imprimantes 3D et les procédés de fabrication additive, l’objectif de ce
partenariat vise à accélérer le développement de nouvelles applications
industrielles.
Troisième génération d’imprimantes Ultimaker
L’Ultimaker 3, présentée courant octobre par la société, est une
imprimante FDM qui s’appuie sur la performance de sa petite sœur,
l’Ultimaker 2, mais qui possède une nouvelle tête d’impression
équipée de deux extrudeurs. Elle peut être chargée avec différents
matériaux, ce qui permet la production de pièces plus complexes,
l’utilisation de supports solubles ou encore l’impression avec deux
couleurs différentes.
L’Ultimaker 3 est au prix de 3 594 € TTC et l’Ultimaker 3 Extended à
4 434 € TTC. Les deux machines sont d’ores et déjà disponibles chez
les distributeurs de la marque.
Nouvelle technologie de tamisage
Au Formnext, du 15 au 18 novembre, Farleygreene
lancera sa dernière génération de technologie de
tamisage, la station SIEVGEN 400-US. Cette machine
propose un écran tactile, un contrôle automatisé, un
tamisage et un convoyage combinés, tout cela sous
une atmosphère inerte afin de maintenir la sécurité
du processus. Ce système est conçu pour le tamisage
de la poudre vierge avant le chargement ainsi que
pour la récupération des poudres post-construction.
Découvrez la vidéo
de présentation.
A3DM magazine
n°6 11
DOSSIER
ATTACHEZ VOS CEINTURES !
LA FABRICATION
ADDITIVE S’ENVOLE
L’industrie aéronautique a été
un des secteurs pionniers dans
l’utilisation de la fabrication additive.
Prototypage ou pièce de série,
structurelle ou non structurelle,
pièce de conception ou de réparation,
cette technologie a pris une place
importante à bord des avions.
Par Giorgio Magistrelli, expert en fabrication additive,
gestionnaire d’entreprise et de projets.
T
SUPPORT DE CHARNIÈRE
Fondée en 1989 et basée en Allemagne, la société EOS
fabrique pour Airbus des supports de charnière de nacelle
utilisés pour maintenir le capotage de la nacelle du moteur
lorsque ce dernier est ouvert. Il s’agit d’un composant
structurel – et non critique – en titane.
La conception de cette pièce grâce au procédé SLS (frittage
sélectif par laser traduit de son nom anglais : Selective Laser
Sintering) a permis une réduction des émissions de CO2 sur
le cycle de vie des charnières de la nacelle de près de 40 %.
Bénéficiant des avantages de l’optimisation topologique,
sa géométrie a été optimisée afin de réduire l’utilisation
de matières premières et son poids. Toujours selon EOS, un
autre résultat serait un gain de poids de 10 kilos par avion.
12
A3DM magazine
n°6
rois industries ont été pionnières dans
le développement et l’utilisation de la
fabrication additive : le secteur aéronautique, l’automobile et l’industrie médicale. Après
l’analyse du secteur médical, publiée dans A3DM
Magazine n° 4 (et dont vous pouvez retrouver les
articles sur www.a3dm-magazine.fr), la rédaction
s’attaque aux fortes relations entre la fabrication
additive et le secteur aéronautique. Celui-ci utilise
depuis plus de trente ans cette technologie, depuis
la naissance des technologies SLM en 1983. À la
fin des années 1980, la fabrication additive était
considérée comme une technologie pour le prototypageavant de, rapidement, décoller vers des
applications plus étendues.
Selon le cabinet de conseil en stratégie Roland
Berger, en comparaison avec d’autres secteurs,
l’industrie aéronautique est fortement utilisatrices de la fabrication additive, comme le montre
les schémas qui suivent.
DOSSIER
Prévisions sommaires pour le marché 3DP par l’industrie
25 000
20 000
15 000
10 000
5 000
0
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
277,1
325,2
442,4
571,4
702,2
842,9
999,8
1 185,8
1 397,8
1 650,9
1 898,7
410,1
552
785,7
1 054,3
1 325,8
1 589,7
1 945,3
2 390,0
2 926,1
3 585,4
4 311,0
Automobile (millions USD)
194,7
263,9
365,4
482,8
605,6
736,2
871,5
1 037,1
1 239,4
1 502,1
1 817,9
Dentaire (millions USD)
352,9
509,0
721,7
978,0
1 256,6
1 565,5
1 926,5
2 371,5
2 906,9
3 570,8
4 312,9
Médical (millions USD)
362,8
489,1
686,0
928,8
1 199,3
1 475,8
1 798,8
2 172,6
2 594,4
3 088,4
3 571,0
412,7
535,6
723,0
945,7
1 181,8
1 447,9
1 737,6
2 083,9
1 479,5
2 957,2
3 452,0
Autres (millions USD)
Individu / Éducation
(millions USD)
Aérospatiale (millions
USD)
Source : Smartech Markets Publishing in Forbes (2015)
EXEMPLES
Niveau de préparation pour la production en série
Aérospatiale
Outillage
Automobile
Médical
10
10
10
10
Production à plein rendement
9
9
9
9
Production à faible rendement
8
8
8
8
Capacité de la ligne pilote démontrée
7
7
7
7
Capacité opérationnelle
6
6
6
6
Systèmes produits (environnement simulé)
5
5
5
5
Capacités de base (environnement simulé)
4
4
4
4
Technologies validées en laboratoire
3
3
3
3
Preuve de concept de fabrication développée
2
2
2
2
Concept de fabrication identifié
1
1
1
1
Implications de fabrication de base identifiées
Injection
de carburant
Éléments
structurels
Pale
Outillage inserts
Conduits d’air
Composants
de Formule 1
Couronnes et chapes
Prothèses
de hanche
Instruments
médicaux
Source : Roland Berger, interviews d’experts
A3DM magazine
n°6 13
DOSSIER
La fabrication additive s’envole
Dans ce secteur, la fabrication additive est principalement utilisée afin :
• d’imprimer des éléments non structuraux, en
utilisant, par exemple, des matériaux polymères comme dans le cas de la collaboration
entre l’aviateur Airbus et la société Stratasys
(voir l’encadré La chaîne d’approvisionnement
de l’avion A350 XWB, en page 18) pour fabriquer des composants utilisés principalement
pour l’intérieur de l’avion, comme la cabine ;
• d’imprimer des composants de moteurs à réaction tels que dans le cas des sociétés General
Electric (GE) et Rolls-Royce (voir encadré) ;
• d’imprimer des pièces de structure de l’avion,
des composants connexes exigeants, mais
aussi des composants structuraux secondaires,
comme les crochets d’Airbus (voir ci-dessous).
Les avantages de la technologie de fabrication additive, régulièrement présentés dans A3DM Magazine, répondent particulièrement bien aux besoins
du secteur aéronautique. L’intégration de formes
complexes et la flexibilité pour créer des géométries de pièces uniques sont essentielles pour la
consolidation des pièces, l’amélioration de l’innovation et de la créativité. La réduction de la production de déchets, en particulier pour des matériaux chers, est à la fois plus économique et écologique. La production relocalisée diminue les coûts
de transport. La fabrication à la demande permet
spécifiquement aux aviateurs d’éviter les coûts de
stockage. Enfin, grâce au développement de logiciels d’optimisation topologique, la réduction du
poids des pièces permet de faire des économies
sur la consommation de carburant en conservant
les performances des composants. Ainsi, la fabrication additive permet principalement aux industries
aéronautiques des économies financières et une
approche plus écologique de l’aviation.
Ces bénéfices sont, en réalité, connus depuis longtemps. L’industrie
aéronautique pourrait économiser 350 milliards de dollars sur les
coûts de carburant au cours des trente prochaines années, grâce
à l’utilisation de pièces plus légères fabriquées par impression 3D.
Cette estimation varie, évidemment, en fonction du prix du pétrole
qui est à nouveau à la hausse.
Dans la dernière édition du rapport Wohlers, le secteur de l’aérospatiale (comprenant l’aéronautique et la fabrication de véhicules
spatiaux) couvre 14,8 % des revenus du marché de l’impression 3D
(machines, matériaux et services). Des pièces structurelles et non
structurelles imprimées en 3D volent sur des avions, des fusées et
des satellites, sous forme de clips, de supports, d’injecteurs de carburant et de conduits d’air. Cette technologie est également utilisée
pour la réparation. Depuis bien longtemps, la fabrication additive a
pris son envol.
Certifications et réglementation
De même que pour le secteur médical, l’industrie de l’aviation est
strictement réglementée et l’approbation de nouveaux composants
et de matériaux nécessite un long processus et prend beaucoup de
temps. Selon un récent sondage de Défense IQ, une entreprise du
Royaume-Uni, plus de 75 % des sondés ont indiqué que la certification des pièces et des produits finis représente le défi le plus
important pour le développement de la fabrication additive, ce
qui risque d’entraver son absorption commerciale dans l’avenir. Les
autres problématiques liées à l’utilisation de la fabrication additive
dans le secteur de la défense et de l’aérospatiale, au cours des dix
prochaines années, sont la qualité et la normalisation des intrants
matériels (49 %), la qualité inconnue des composants imprimés
(35 %) et les questions de réglementation telles que la protection
des propriétés intellectuelles (30 %). Enfin, le coût reste également
un problème, ainsi que la performance de durabilité à long terme
des pièces imprimées.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
Certification de la finition de produit
Qualité et standardisation de l’apport matériel
Qualité douteuse des composants imprimés
IP, légal et réglementaire
Coût de l’équipement trop élevé
Temps d’impression lents
Immaturité de la technologie
Communication avec les utilisateurs, le gouvernement et les militaires
Coût R&D trop élevé
Approvisionnement limité en matières premières
Manque de formations appropriées
Développement de procédés alternatifs
14
A3DM magazine
n°6
Source : Defense IQ, 2016
Coût matières premières/production trop important
Recherche dupliquée et manque de coopération des parties prenantes
DOSSIER
SIÈGES D’AVION INNOVANTS
Zodiac Seats UK, société spécialisée dans la production de sièges d’avion, est une division du géant de
l’aérospatiale français Zodiac Aerospace. À l’aide de l’imprimante 3D Objet500 Connex1 de Stratasys, elle a
permis la production interne de prototypes en multimatériaux de sièges d’avion innovants. Les principaux
défis pour la production de ces pièces spécifiques sont liés à l’utilisation de matériaux possédant des
règles strictes telles que sa taille et son poids. Ces sièges respectent également des critères esthétiques, de
confort et des exigences budgétaires imposés par chaque compagnie aérienne. Dans le même temps, la
production de masse nécessite une normalisation et des conceptions uniformisées.
« Dans notre division Cwmbran, nous nous concentrons sur le développement sur mesure de sièges pour les premières classes, les classes affaires et les classes économies », explique David Hayward, manager chez Zodiac Seats UK.
Selon ces produits, la société modifiera son concept. L’imprimante Objet500 Connex1 3D a été choisie en raison des
« possibilités uniques de l’impression multimatériaux en 3D permettant d’accroître l’efficacité de notre processus de
conception ». Les principaux avantages ont été les suivants :
• réduction jusqu’à six semaines, soit 92 % du temps, pour la production de prototypes de pièces par rapport
aux méthodes traditionnelles ;
• capacité à produire des prototypes combinant des parties dures et molles en une seule impression en utilisant
les capacités multimatériaux de l’imprimante Objet500 Connex1 ;
• atténuer la pression sur les calendriers de développement sans avoir à attendre les fournisseurs externes ;
• accélération, de façon significative, des cycles de conception.
Les leaders de l’aviation militaire
et civile et de l’aérospatiale
Selon le dernier rapport Wohlers, « presque tous
les grands constructeurs aéronautiques, dont Airbus, Bell Helicopter, GKN Aerospace, Honeywell,
Lockheed Martin, MTU Aero Engines, Northrop
Grumman, Pratt & Whitney, Raytheon et RollsRoyce, ont construit des infrastructures au sein de
leurs sociétés afin d’évaluer et mettre en œuvre
des technologies de fabrication additive ». Et les
enjeux dans ce secteur sont grands. L’aérospatiale
est une industrie cruciale pour certains pays européens comme la France ou le Royaume-Uni. Elle est
la première industrie bénéficiant de la fabrication
additive parmi les onze autres secteurs en fonction
de la stratégie industrielle du gouvernement2.
Des applications spécifiques :
de GE à CFM International
teur de température d’entrée du compresseur à
l’intérieur d’un moteur à réaction ». À côté des
procédés de fabrication plus rapides offerts par
cette technologie en matière de rapport buy-tofly, il existe bien d’autres avantages comme des
conceptions auparavant impossibles, les coûts de
fabrication moins élevés et la limitation de production de déchets. Depuis cette annonce, il y a
plus de deux ans, GE a prévu de fournir le T25
à 400 moteurs à réaction GE90-94B sur les avions
Boeing 777.
Boîtier T25, première pièce imprimée
en 3D et approuvée par la FAA.
1
Quelques exemples spécifiques de développement
industriel dans la FA pour l’aviation permettent
de comprendre l’étendue des applications.
En 2012, General Electric (GE) a acquis Morris Technologies, le plus grand fournisseur de services de
fabrication additive aux États-Unis, pour produire
des pièces d’avions. Au cours du second trimestre
de 2015, GE Aviation a annoncé avoir imprimé
en 3D la première pièce (figure 1) approuvée et
certifiée par la Federal Aviation Administration
(FAA) pour un moteur à réaction commercial lié
à un « T25 ». Il s’agissait d’un « morceau de métal
argenté de la taille d’un poing qui loge le capA3DM magazine
n°6 15
DOSSIER
D’autres parties fabriquées en impression 3D par
GE Aviation sont les injecteurs de carburant pour
les moteurs GE9X des nouveaux Boeings 777X. Ces
moteurs seront « les plus grands moteurs jamais
construits », selon la société. Et dans ce cas, la
fabrication additive sera utilisée pour la production de grands volumes. GE prévoit de produire
plus de 40 000 injecteurs de carburant par an.
Autre exemple : le moteur LEAP (« Leading Edge
Aviation Propulsion ») intègre des techniques
développées par CFM International dans le cadre
du programme d’acquisition de la technologie de
LEAP56, lancé en 2005. Il s’agit du premier moteur
à utiliser des pièces issues de la fabrication additive. Cette technique a été utilisée car elle permet
la conception de pièces plus complexes, denses et
plus légères. Ses injecteurs de carburant (figure 2)
imprimés en superalliage sont 25 % plus légers
que les modèles précédents et cinq fois plus durables que les pièces fabriquées avec les méthodes
traditionnelles.
CFM International est une joint-venture entre
GE Aviation, une division de General Electric, et
Safran Aircraft Engines (anciennement connue
sous le nom de Snecma), une division de la société
française Safran. Cette joint-venture a été créé
pour construire et développer la série CFM56 du
turboréacteur. Les noms de CFM International et
la ligne de produits CFM56 sont dérivés des dénominations commerciales des moteurs des deux
sociétés mères : CF6 de GE et M56 de Snecma. En
juin 2016, le CFM56 possédait plus de 550 opérateurs et, jusqu’en juillet 2016, 30 000 moteurs ont
été construits. CFM prévoit de produire 1 700 moteurs en 2016, le taux de production le plus élevé
dans l’industrie. Le moteur LEAP a aussi attiré l’attention avec de nombreuses commandes. La Commercial Aircraft Corporation of China (COMAC) a
choisi le moteur LEAP pour ses nouveaux avions
COMAC C919.
2
16
A3DM magazine
n°6
Les moteurs LEAP et Airbus
Airbus a reçu ses deux premiers moteurs LEAP-1A (figure 3) pour
sa prochaine génération d’avions de ligne Airbus A320neo. Grâce
aux nouveaux composants imprimés en 3D, ces avions offrent des
niveaux d’émission de CO2 nettement inférieurs à ceux de leurs prédécesseurs. Ils sont 15 % plus efficaces en termes de consommation
de carburant et nécessitent moins de maintenance. En juillet 2016,
Pegasus Airlines, la première compagnie aérienne low-cost de la
Turquie, a reçu le A320neo propulsé par les moteurs LEAP-1A de
CFM International, devenant ainsi la première compagnie aérienne
à utiliser ces avions. Les essais des moteurs LEAP-1B sont actuellement en cours, menant à un service de transport aérien en 2017.
Airbus possède une grande expérience dans l’utilisation de la fabrication additive et dans les composants d’avion imprimés en 3D.
L’Airbus A350 XWB contient plus de 1 000 pièces de vol produites
par fabrication additive par la société Stratasys, avec la technologie
Fused Deposition Modeling (FDM). Offrant une flexibilité accrue de
la chaîne d’approvisionnement, cette technologie a permis à Airbus
de respecter ses engagements de livraison tout en fournissant des
composants plus légers qu’avec les méthodes de production traditionnelles. Ces pièces sont pour la plupart dites « parties non structurelles ». Elles ont été allégées de 30 à 55 % de leur poids, réduisant
parfois de 90 % l’utilisation de matière première. Début octobre
2016, la société Airbus a annoncé la certification du matériel d’impression en 3D ULTEM™ 9085 pour la production de pièces de vol,
également pour les avions A350 XWB (voir l’encadré La chaîne d’approvisionnement de l’avion A350 XWB, en page 18).
3
DOSSIER
LE MOTEUR ROLLS-ROYCE TRENT XWB-97
Rolls-Royce possède des clients dans plus de 120 pays, comprenant plus
de 380 compagnies aériennes, 160 forces armées, plus de 4 000 clients
maritimes et plus de 5 000 clients dans les secteurs de l’énergie et du
nucléaires. En Europe, Rolls-Royce est un des pionniers dans la fabrication additive pour les moteurs d’avions, notamment avec le moteur
Trent XWB-97, considéré comme le concurrent britannique de General
Electric. Quarante-huit voilures, fabriquées en titane avec le procédé
EBM (par fusion de faisceau d’électrons, traduction d’Electron Beam
Melting), résultent de la coopération entre Rolls-Royce, l’université de
Sheffield et le Manufacturing Technology Centre du Royaume-Uni.
Selon la société, « le Trent XWB combine un design innovant avec un
service après-vente de classe mondiale offrant la meilleure solution
de puissance pour la dernière famille d’avions d’Airbus ». Ce moteur
comprend la dernière technologie avec des coûts d’exploitation réduits au minimum, des avantages opérationnels uniques et les plus
faibles émissions de CO2 de tous les moteurs de cette gamme. En
termes d’application, Airbus va équiper les avions A350-800, -900 et
-1000 de moteurs Trent XWB.
Boeing, une nouvelle demande
La société Boeing a également été pionnière
dans l’utilisation des techniques de fabrication
additive. Elle a commencé ses recherches sur
cette technologie en 1997. En 2015, elle a déposé
une demande à l’US Patent and Trademark Office (USPTO) d’imprimer et de vendre ses pièces
d’avion. Cette demande de brevet indique les
raisons pour lesquelles l’impression 3D est une
technologie clé pour l’industrie : « recevoir des
pièces demandées par le fabricant de l’avion peut
prendre une quantité indésirable de temps [et de
ressources] pour un client. La demande de brevet
se rapporte à une variété de différents matériaux
tels que des polymères, des plâtres, des métaux
et des alliages métalliques. L’impression 3D peut
permettre la fabrication à la demande des pièces
souhaitées. » Celle-ci comprend également une
« bibliothèque de composants, une base de données, un système de gestion de pièces et un système d’impression à trois dimensions ». Selon les
déclarations officielles de la société, à compter
d’août 2016, 50 000 pièces imprimées en 3D seront en vol sur des produits de Boeing commerciaux, spatiaux et militaires.
révolutionnaire d’extrusion en FDM qui augmente
la productivité et la répétabilité. Elle transforme
le concept traditionnel de l’imprimante 3D sur un
côté pour réaliser une approche « infinite-build »,
c’est-à-dire qu’elle peut imprimer sur un plan
vertical pour une taille illimitée de la pièce dans
le sens de la construction (plus d’informations
sur cette machine sur www.a3dm-magazine.fr).
Boeing Phantom Works – le bras de prototypage
avancé du côté de la Défense et de la Sécurité de
la société Boeing – a contribué au développement
du Demonstrator en définissant les exigences et
les spécifications auxquelles le constructeur est
confronté.
Nous rapportions récemment dans A3DM Magazine que la société Boeing s’était également associée à Stratasys pour l’utilisation de la machine
« Infinite-Build 3D Demonstrator ». Celle-ci a été
conçue pour répondre aux exigences de l’aérospatiale, de l’automobile et d’autres industries pour
la production de grandes pièces thermoplastiques,
légères et avec des propriétés mécaniques reproductibles. Cette machine propose une approche
A3DM magazine
n°6 17
DOSSIER
L’aérospatiale, un secteur clé
Les engins spatiaux sont également demandeurs de pièces manufacturées additivement. Ces dernières nécessitent des géométries complexes et des composants résistants, mais elles sont produites en très
faible quantité. L’Agence spatiale européenne (ESA) est très active
dans le secteur. Constamment à la recherche de nouvelles possibilités d’utiliser ces techniques, elle teste l’utilisation de l’impression 3D
pour la construction de bases lunaires. Elle travaille sur différentes
structures, des boîtiers multifonctions, des plaques de base optiques,
des supports et des injecteurs ainsi que divers outils à la demande.
La National Aeronautics and Space Administration (NASA), quant
à elle, a fabriqué puis testé avec succès, au Marshall Space Flight
Center de la NASA, la construction d’un moteur de fusée dont 75
% sont imprimés en 3D. Dernièrement, la NASA a imprimées en 3D
plusieurs pièces pendant le transfert vers Jupiter du vaisseau spatial
Juno, ainsi que dans le satellite CubeSat. Ces pièces ont principalement été produites par frittage laser.
Le secteur de l’aérospatiale continue d’être le
moteur du développement de la technologie de
fabrication additive. Il possède une croissance
soutenue, forte et régulière.
La chaîne d’approvisionnement dans l’espace est particulièrement
critique et la fabrication additive dans les vaisseaux ou les stations
spatiales pourrait être également bénéfique à l’avenir pour créer
des pièces ou des outils de rechange, toujours à la demande. En
août 2015, Made in Space et NanoRacks ont signé un accord pour
construire et déployer en orbite des satellites imprimés en 3D.
Un autre secteur d’application est le marché de la réparation (généralement indiquée avec Maintenance, Repair and Overhaul – MRO),
qui couvre une industrie du marché secondaire clé. Par exemple,
la société Rolls-Royce utilise depuis cinq ans la fabrication additive
pour la réparation.
L’industrie aéronautique présente un niveau élevé de demande de
pièces de rechange avec plusieurs contraintes telles que la vitesse,
l’efficacité, la flexibilité dans la livraison et la réduction des coûts de
transport avec la production sur place. Le cabinet Deloitte University
Press s’attend au développement des applications actuelles vers des
systèmes encore plus vastes et complexes.
Notes
1 - http://www.additivemanufacturingsummit.com/
2 - http://www.amnationalstrategy.uk/wp-content/
uploads/2015/05/AM-Strategy-Positioning-Paper.pdf
LA CHAÎNE D’APPROVISIONNEMENT DE L’AVION A350 XWB
En octobre 2016, le constructeur d’avions Airbus a normalisé le matériel d’impression ULTEM™ 9085 de Stratasys pour
la production de pièces de vol pour ses avions A350 XWB. La résine ULTEM™ 9085 a été certifiée conforme à une
spécification des matériaux d’Airbus. Ce matériau a l’avantage du rapport résistance-poids avec FST (la flamme, la fumée
et la toxicité) conforme pour les pièces de vol d’aéronefs et permet la production de pièces solides et plus légères tout
en réduisant considérablement les coûts de fabrication et le temps de production.
« En 2014, Airbus a produit une quantité importante de pièces sur des imprimantes 3D FDM pour une utilisation dans les
nouveaux appareils A350 XWB, ce qui a permis à Airbus de respecter ses engagements de livraison. La compagnie aérienne
industrialise l’inclusion de pièces imprimées en 3D sur les systèmes de Stratasys dans la chaîne d’approvisionnement de
la production de l’A350 XWB, en veillant à ce que les fournisseurs soient en mesure de maintenir les délais de livraison
des avions. Nous sommes heureux de soutenir Airbus », explique Andy Middleton, président Stratasys EMEA.
La fabrication additive possède un impact positif sur l’efficacité de la chaîne d’approvisionnement et la flexibilité.
Elle facilite la production de pièces à la demande. Elle améliore considérablement le buy-to-fly ratio, car elle diminue
la quantité de matière gaspillée par rapport aux méthodes de fabrication classiques et soustractives. M. Middleton
a confirmé que « la demande pour les solutions de fabrication additive provient d’industries sensibles au temps de
fabrication telles que l’aérospatiale, l’automobile, les industries médicales ou de consommation. En l’intégrant dans
la chaîne d’approvisionnement, les entreprises peuvent non seulement améliorer la gestion, respecter le temps des
engagements du marché, augmenter l’innovation des produits tout en diminuant les besoins en stocks. »
18
A3DM magazine
n°6
DOSSIER
ET AÉRONAUTIQUE,
DE NOMBREUSES APPLICATIONS
De la conception à la production, la fabrication additive (FA) offre
de nombreuses possibilités pour fabriquer des outils personnalisés.
Le secteur de l’aéronautique a intégré cette technologie
à l’ensemble de ses processus. Exploration au sein
des applications aéronautiques.
Par Joe Hiemenz, Stratasys, Inc.
Aéronautique et fabrication additive
L
’aéronautique est le secteur que les autres
industries observent pour savoir de quoi
l’avenir sera fait. Au cours de l’histoire, ce
secteur a joué le rôle de précurseur en matière
de recherche et d’innovation. Ce qui s’y faisait il
y a des dizaines d’années est devenu aujourd’hui
courant, presque banal. Par exemple, le secteur de
l’aéronautique a été le premier à adopter la fibre
de carbone, puis le premier à intégrer la CAO/
CFAO à ses processus de conception. De nombreux
autres exemples montrent que les tendances dans
l’aéronautique marquent les évolutions ultérieures
de la fabrication, quel que soit le secteur.
20
A3DM magazine
n°6
Le secteur de l’aéronautique a intégré la fabrication additive
(FA) à l’ensemble de ses processus et de ses fonctions, de la création jusqu’aux réparations précédant la fin de vie. Chaque succès
a entraîné une intégration plus poussée de la fabrication additive
jusqu’à en faire une technologie extrêmement polyvalente. L’aéronautique continue à explorer de nouvelles applications et à investir
dans la recherche pour les rendre possibles. En définitive, les résultats de cette recherche profitent aux utilisateurs de la fabrication
additive dans de nombreux domaines et pour une large gamme
d’applications.
L’aéronautique a ouvert la voie à l’utilisation de la fabrication additive et tous les autres secteurs ont suivi. Il ne s’agit donc pas ici de
prédire, mais de rappeler le rôle de cette industrie en tant que marqueur de tendances et l’importance de la fabrication additive. Tout
comme la CAO/CFAO, la fabrication additive n’est plus un outil soumis à des justifications financières. Sa valeur est établie. Il s’agit d’un
« catalyseur ». La façon dont l’aéronautique utilise aujourd’hui la
fabrication additive permet-elle de prédire une utilisation similaire
dans le secteur de la fabrication à court terme ?
DOSSIER
La FA pour le prototypage aéronautique
La FA au service de l’outillage
SelectTech GeoSpatial, une entreprise de fabrication de pointe pour des applications commerciales et de défense, a produit le premier système
aérien sans pilote (UAS : Unmanned Aircraft System) imprimé en 3D, capable de décoller et d’atterrir avec son équipement. Les pièces du fuselage
ont été totalement réalisées par fabrication additive. Cette technologie a permis les itérations à
volonté. Cette société l’utilise dans le cadre d’une
approche par essais et erreurs, visant à éviter les
longs délais liés à l’analyse et la simulation. Son
processus est simple, direct et efficace : conception, impression, assemblage, vol, apprentissage
et répétition. Selon Frank Beafore, directeur technique chez SelectTech, « [Il n’y a eu] aucune erreur, chaque essai nous a permis de progresser ».
Advanced Composite Structures (ACS) répare
des avions, des hélicoptères et produit des composants en faible volume, au moyen de pièces
composites. Ce travail demande des outils d’empilage, des mandrins, des noyaux et des guides
forets. Dans le cas d’outils usinés CNC, ACS doit
prévoir plusieurs mois et investir des milliers de
dollars. Et lorsqu’une modification survient, les
coûts grimpent et les délais se prolongent. La solution réside dans la fabrication additive pour la
quasi totalité des besoins en matière d’outillages
composites. En général, les outils d’empilage ne
coûtent que 400 dollars et sont prêts à l’utilisation
sous 24 heures, ce qui signifie que les modifications ne constituent plus un problème.
La FA teste les véhicules de la NASA
Pour la production d’un ensemble de véhicules,
hautement personnalisés, et afin de les soumettre
à des tests très durs, la NASA a décidé d’utiliser la
fabrication additive. Les pièces imprimées en 3D
pour le « Mars rover » comprenaient des éléments
tels que des ventilations et des boîtiers ignifuges,
des fixations pour caméras et de grandes portes
de capsules.
La fabrication additive offre la souplesse de
conception et la rapidité d’exécution nécessaires
à la fabrication des boîtiers personnalisés. Par
exemple, un boîtier extérieur, en forme d’oreille,
est profond et sinueux, ce qui le rend impossible
ou tout au moins très difficile à usiner. Au total, la
NASA a produit 70 pièces par fabrication additive
pour ses véhicules d’essais.
La résolution des problèmes préalablement à
l’achat d’outillage très onéreux permet de garantir des pièces parfaitement conçues pour le rover.
« Tout le monde doit s’adapter à un budget, c’est
aussi valable pour nous », déclare Chris Chapman,
ingénieur chargé des essais à la NASA.
La fabrication additive est vraiment idéale pour
des pièces creuses en matériau composite, comme
une capsule pour un véhicule piloté à distance.
En enveloppant des matériaux composites autour
d’un noyau soluble réalisé par fabrication additive, on élimine les outils onéreux et constitués
de deux sections. « Pour les réparations et les travaux de production en petit volume dans lesquels
nous sommes spécialisés, l’outillage représente
souvent la plus grande part du coût total. En passant des méthodes traditionnelles à la production
d’outillage composite au moyen de la modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM), nous avons
pu optimiser notre compétitivité », affirme Bruce
Anning, fondateurs d’ACS.
Connecticut Corsair est une organisation à but
non lucratif qui se consacre à la restauration de
l’avion historique du même nom. Pour chaque
projet, le défi consiste à remplacer les pièces
d’origine. Celles-ci sont difficiles à trouver et très
difficiles à reproduire, car la plupart ne correspondent pas aux dessins techniques conservés. Un
autre défi réside dans le faible volume de pièces.
Le coût de chaque matrice pouvant s’élever à
plusieurs milliers de dollars, cette organisation à
but non lucratif s’efforce de trouver des fonds lui
permettant de reproduire les pièces nécessaires.
Cela peut sembler absurde, mais les outils en plastique, réalisés par fabrication additive, peuvent
être utilisés dans des procédés d’hydroformage
à haute pression pour réaliser des pièces en tôle.
Craig McBurney, le fondateur de l’organisation et
directeur du projet, nous explique que « une fois
le fichier disponible, nous imprimons les segments
et obtenons les pièces en tôles hydroformées.
Nous n’avions jamais vu cela dans notre secteur :
travailler si vite et avec une telle précision ».
A3DM magazine
n°6 21
DOSSIER
La société Piper Aircraft utilise également l’hydroformage, mais son application est destinée à des
centaines de pièces structurelles en aluminium pour
un nouvel avion. Par le passé, la société utilisait des
outils usinés pour l’emboutissage. Piper Aircraft a
constaté que les outils en polycarbonate étaient
capables de supporter des pressions d’hydroformage
entre 3 000 et 6 000 psi ; ils conviennent donc au formage de toutes les pièces structurelles. Selon Jacob
Allenbaugh, ingénieur de fabrication chez Piper
Aircraft, « je peux programmer une pièce FDM en
10 minutes, alors que j’aurais passé quatre heures à
écrire un programme CNC ordinaire ». « La machine
FDM peut être beaucoup plus rapide qu’une CNC et
travailler sans surveillance ». Un autre avantage de
la fabrication additive : « Les pertes en termes de
matériau sont beaucoup plus réduites avec la technologie FDM qu’avec l’usinage CNC, car le matériau
de support FDM constitue souvent moins de 20 %
du total », nous explique Jacob Allenbaugh. Pour
Piper Aircraft, la prochaine phase liée aux outils de
formage en plastique par fabrication additive sera
axée sur la production d’avions plus efficaces, grâce
à la réalisation de pièces plus complexes et de forme
organique. Celles-ci sont rendues possibles par la fabrication additive.
Cet instrument contient un logement
toroïdal, produit par fabrication additive.
La FA réalise des produits finis
La frontière ultime est la production, c’est à dire réaliser des produits finis. Selon Jeff DeGrange, vice-président de la fabrication numérique directe chez Stratasys, « actuellement, l’acceptation est de plus en plus
précoce dans le secteur de l’aviation commerciale, lequel présente certaines des normes de rendement les
plus exigeantes. Cela inclut les bouches d’aération,
les volets des panneaux et d’autres pièces intérieures.
L’enveloppe externe d’un avion cache des conduites
en HVAC, des panneaux de distribution de la puissance et de nombreux matériaux de montage et de
fixation, tous fabriqués par fabrication additive ».
22
A3DM magazine
n°6
Il insiste sur le fait que ces pièces sont destinées tant
aux avions neufs qu’à ceux déjà en service.
Jeff DeGrange met l’accent sur le secteur des avions
d’affaire où « des sociétés construisent 500 avions
pour 50 clients, chaque appareil présentant des spécificités propres. La fabrication additive leur permet de
réaliser des économies d’échelle et leur offre la souplesse nécessaire pour répondre aux besoins d’une
production très diversifiée ». Taylor-Deal Automation est l’une de ces sociétés. Elle utilise la fabrication
additive du prototypage à la production pour l’ingénierie et la modification de pièces spéciales pour les
fluides et la climatisation. « La fabrication additive
nous offre une souplesse au niveau du design, une
réduction des coûts, des gains de poids et des délais
de livraison optimisés », déclare Brian Taylor, président de la société, « le tout pour une production en
petite quantité ». Le matériau choisi par Brian Taylor
est l’ULTEM® 9085, conforme aux normes FAA. Nous
pouvons ainsi réduire le temps d’ingénierie et fabriquer une pièce moins onéreuse ».
La souplesse en matière de conception et de fabrication permet d’obtenir un appareil plus efficace. Les
pièces réalisées par fabrication additive contiennent
moins de matériau, ce qui réduit leur poids d’environ
un tiers (ou moins) par rapport aux pièces en métal
qu’elles remplacent.
Kelly Manufacturing Co. (KMC), le plus grand fabricant au monde d’instruments de vol, réalise la ligne
d’instruments de vol R.C. Allen. L’une des applications par fabrication additive produite est un logement toroïdal pour un indicateur de virage et d’inclinaison. Auparavant, les pièces étaient réalisées en
uréthane moulé dans un outil souple (caoutchouc).
Ce processus était idéal pour la production en petit
volume, car il était beaucoup moins cher et plus rapide qu’un empilage composite. Mais la fabrication
additive a remplacé le moulage caoutchouc, car elle
réduit encore plus les coûts et les délais. Le logement
toroïdal, moulé dans un moule en caoutchouc, aurait
demandé entre trois et quatre semaines pour une
commande de 500 pièces. À présent, grâce à son système FDM, KMC produit 500 logements toroïdaux du
jour au lendemain. Justin Kelley, président de KMC,
déclare : « De la commande à la livraison, trois jours
nous suffisent pour disposer de pièces certifiées ».
« La production de drones est un segment à croissance
rapide pour la fabrication additive, en raison des systèmes complexes, des itérations rapides, du faible volume, de la complexité structurelle et de l’absence de
normes de sécurité qui entravent le déploiement »,
déclare Jeff DeGrange. Aurora Flight Sciences, une
société qui conçoit et fabrique des drones de pointe
et des véhicules aéronautiques, a fabriqué et fait
voler un avion d’une envergure de 62 pouces – l’aile
étant entièrement constituée de composants réalisés
DOSSIER
par fabrication additive. Cette approche de la fabrication réduit les contraintes liées à la conception auxquelles sont confrontés les ingénieurs avec les techniques de fabrication traditionnelles. La conception
de la structure de l’aile a été optimisée pour réduire le
poids sans diminuer sa résistance. « Le succès de cette
aile a montré que l’impression 3D peut être utilisée
pour fabriquer rapidement la structure d’un avion
de petite taille », déclare Dan Campbell, ingénieur
en recherche sur les structures pour Aurora. « Si une
aile doit être remplacée, il nous suffit de cliquer sur
“imprimer” et en deux jours, nous disposons d’une
aile neuve, prête à voler ». Aurora attire également
l’attention à propos d’une nouvelle application : les
« pièces intelligentes », des pièces hybrides incluant
des structures imprimées en 3D et de l’électronique
également imprimée. La société a travaillé avec Stratasys et Optomec pour combiner l’impression FDM et
l’impression d’électronique Aerosol Jet afin de fabriquer des ailes avec de l’électronique intégrée. Selon
Jeff DeGrange, « l’alliance de l’impression 3D et des
circuits électroniques imprimés va changer les règles
du jeu de la conception et de la fabrication. Cette
méthode a le potentiel de rationaliser totalement
la production, car elle nécessite moins de matériaux
et réduit les étapes pour la mise sur le marché d’un
produit ».
« La capacité de fabriquer des éléments électroniques opérationnels dans le cadre de structures
complexes au moyen de la fabrication additive peut
nous permettre de réaliser des drones plus rapidement, plus personnalisés, mieux adaptés au domaine
auquel ils sont destinés. Tous ces avantages devraient
permettre de produire des appareils moins chers
et plus efficaces », ajoute Dan Campbell. Les pièces
intelligentes améliorent les performances et le fonctionnement de deux façons. Les imprimantes 3D permettent de réaliser des structures mécaniques plus
légères. L’électronique adéquate imprimée directement sur la structure libère de l’espace pour une
charge utile supplémentaire.
La société Leptron fabrique des hélicoptères pilotés
à distance. Pour son projet RDASS 4, la fabrication
additive lui a permis de réaliser 200 modifications
au niveau de la conception (chaque composant a
subi au moins quatre modifications) sans souffrir de
pénalités en termes de coût ou de délais. Dès que la
conception a pu être lancée, Leptron a disposé des
pièces prêtes à l’utilisation en moins de 48 heures,
tout cela grâce à la fabrication additive. De plus, ce
projet comprenait plusieurs conceptions pour des
applications spécifiques, notamment huit variations
pour les composants d’imbrication du fuselage intégré. Si la société avait utilisé le moulage par injection,
comme elle le faisait par le passé, les coûts en termes
d’outils auraient été supérieurs à 250 000 dollars et
les pièces pour la production seraient arrivées six
mois plus tard. Cette entreprise de taille moyenne
incarne la tendance dans l’aéronautique : pas d’atelier, mais une machine de fabrication additive utilisée
pour le prototypage pendant la production.
Dans le secteur de l’aéronautique, la fabrication
additive est devenue un outil pour la conception, les
tests, l’outillage et la production qui va bien au-delà
des avions fabriqués par ce secteur. Les sociétés font
également confiance à ces applications de fabrication additive pour leurs systèmes d’assistance au sol
et les entrepôts de réparation. Cependant, selon
Jeff DeGrange, « nous n’avons pas encore couvert
tous les domaines dans lesquels la fabrication additive peut être utilisée. Là réside tout son intérêt. La
technologie est extrêmement polyvalente », dit-il.
« Une semaine, elle est utilisée pour des prototypes
d’ingénierie, la suivante pour réaliser des outils destinés aux processus de fabrication et la suivante pour
la production de produits finis. Sa polyvalence est
réellement incroyable ». Cette polyvalence est la tendance dans l’aéronautique qu’il faut observer, suivre
et mettre en œuvre.
A3DM magazine
n°6 23
SOUS-TRAITANCE
SOUS-TRAITANCE ET FABRICATION ADDITIVE
DANS LES INDUSTRIES
AÉROSPATIALE ET AÉRONAUTIQUE
Pour évaluer les interactions entre la sous-traitance et la fabrication additive (FA),
nous devons tenir compte de l’impact de cette technologie sur la chaîne de valeur
et la chaîne d’approvisionnement. Dans cet article, A3DM Magazine a pris l’exemple
des industries aérospatiale et aéronautique.
Par Giorgio Magistrelli, expert en fabrication additive, gestionnaire d’entreprise et de projets.
L
e processus de la fabrication additive est
généralement indiqué en cinq grandes
étapes, comme décrit sur la figure 1 : à
partir d’un modèle 3D, il est généré un fichier,
généralement .STL ou .AMF, sur lequel sont calculées des coupes perpendiculaires au sens de
fabrication (le processus de « tranchage »), la
fabrication elle-même et le traitement final de la
pièce. Cette technologie modifie l’échange entre
le producteur et le consommateur. Les systèmes
de production locaux peuvent se situer dans les
locaux du consommateur. Les designers, quant à
eux, peuvent indifféremment être situés dans les
mêmes locaux ou travailler à distance.
Enchaînement des processus de fabrication additive
1
Source : Deloitte University Press
24
A3DM magazine
n°6
SOUS-TRAITANCE
Les impacts positifs de la fabrication additive sur la chaîne
d’approvisionnement sont les suivants :
• la réduction des cycles de production ;
• la réduction des coûts de transport ;
• une meilleure protection de la confidentialité
de la conception, des secrets commerciaux
ou industriels et des informations commerciales ;
Pièces de rechange et inventaire
Moyennes : 2,6 milliards de dollars/transporteurs aériens ;
296 milliards de dollars/compagnies aériennes
Moteurs : 46 %
Rotables : 37 %
Autres : 17 %
• la personnalisation ;
• l’approvisionnement centralisé ;
• la diminution de production de déchets ;
• la réduction de l’impact financier des stocks ;
• des pièces de rechange disponibles en permanence
et instantanément.
Les avantages spécifiques
L’aérospatiale et l’aéronautique sont des secteurs pionniers
dans le développement et l’utilisation de la fabrication additive. Et les raisons en sont nombreuses. Ces secteurs sont parfaitement adaptés à cette technologie. Contrairement aux
entreprises de production de masse, ils sont en grande partie basés sur des volumes de production limités et des petits
lots de pièces de rechange. Le dernier rapport concernant les
coûts de maintenance des compagnies aériennes, présenté
par la Maintenance Cost Task Force de l’Association internationale du transport aérien (International Air Transport Association – IATA), en décembre 2015, et sur la base des données
fournies par 51 compagnies aériennes, indique qu’en 2014,
la flotte mondiale comptait 24 597 avions dont 76 % fabriqués par les sociétés Boeing ou Airbus. Globalement, les compagnies aériennes ont dépensé 62,1 milliards de dollars en
entretien, réparation et révision (Maintenance, Repair and
Overhaul – MRO), soit 9 % des dépenses totales. Parmi cellesci, 23 %, soit 14,41 milliards de dollars, étaient liés aux coûts
directs de maintenance (Direct Maintenance Costs – DMC).
Les pièces de rechange et les stocks représentent le plus fort
impact, avec un total de 10,66 milliards de dollars. Il est particulièrement pertinent de considérer que pour chaque dollar
dépensé pour l’entretien, 1,1 dollars est verrouillé pour les
pièces détachées !
Dépenses des compagnies aériennes :
62,1 milliards de dollars (FY 2014)
Carburant 32 %
Coût des opérations 25 %
A/C Propriété 11 %
Charges 9 %
Entretien 9 %
Distribution 7 %
Services pax 5 %
Autres 2 %
Inventaire en milliard de dollars/transporteurs aériens
$M5,3
$M4,6
$M3,9
$M2,6
$M1,3
$M0,8
MENA
ASPAC
AFI
LATAM
EUR
NAM
$M0,6
$M0,6
CIS
NASIA
Source : IATA Economics (juin 2015)
La production par fabrication additive est encore plus efficace pour réduire les délais et les coûts lorsqu’elle est liée
à des opérations spatiales. Actuellement, les composants,
les pièces de rechange et les outils sont envoyés de la Terre
par une fusée. Grâce à la fabrication additive, ils pourraient
être produits directement dans la station spatiale. Selon la
NASA (National Aeronautics and Space Admi
nistration),
une livre de charge utile dans l’orbite terrestre coûte, aujourd’hui, 10 000 dollars. Son objectif est donc de « réduire
ce coût à quelques centaines de dollars par livre d’ici 25 ans
et quelques dizaines de dollars par livre d’ici 40 ans », annonce la NASA sur son site.
En 2014, l’administration aéronautique et spatiale américaine, en collaboration avec Made In Space Inc., a conçu
le premier objet imprimé par fabrication additive dans
l’espace. Le processus de fabrication additive fonctionne
en microgravité comme sur la Terre. L’imprimante 3D utilisée fonctionne avec du plastique chauffé. Il serait donc
A3DM magazine
n°6 25
SOUS-TRAITANCE
possible de créer un « atelier d’usinage » dans
l’espace, en réduisant ainsi les coûts et le risque
d’envoi de matériels sur la station et, permettant
de développer une chaîne sur demande pour les
outils et pièces requis dans l’atmosphère. Cette
réussite ouvre la voie à de futures expéditions
spatiales d’expérimentation. Plus récemment, le 2
février 2016, Craig Auletti, ingénieur à la NASA,
a déclaré que suite au succès de la mission ICESat
(Ice, Cloud and land Elevation Satellite), la NASA
prévoit le lancement en 2018 de la mission ICESat-2. Ce dernier portera également une partie
imprimée en 3D en PEKK, un thermoplastique
semi-cristallin à haute résistance à la chaleur, avec
endurance chimique, résistance à une charge mécanique élevée, un retardateur de flamme, une
faible génération de fumée et une faible toxicité.
La chaîne de valeur pour l’aérospatiale
Afin d’identifier les principaux acteurs et fournisseurs, il est utile d’examiner brièvement les procédés utilisés dans ce secteur. Les composants sont
généralement fabriqués grâce à des technologies
à base de poudre telles que la fusion sélective par
laser (Selective Laser Melting – SLM), la fusion
de faisceau d’électrons (Electron Beam Melting –
EBM) ainsi que le frittage sélectif par laser (Selective Laser Sintering – SLS). De nombreuses pièces
sont cependant produites à base de polymère avec
l’impression 3D par dépôt de matière fondue, plus
connue sous le nom de Fused Deposition Modeling (FDM). Les techniques à laser sont utilisées
pour les petits composants alors que le dépôt de
matière fondue est plus adapté à la fabrication de
composants plus grands.
Une récente étude1 décrit les principaux segments de la chaîne de
valeur de la fabrication additive pour la manufacture des pièces
structurelles d’aéronefs (figure 2). Une des particularités de celle-ci
est que les intégrateurs (les sociétés apportant des sous-systèmes,
des composants et assurant que ces derniers fonctionnent) et les
fabricants d’équipements d’origine (Original Equipement Manufacturer – OEM), au niveau d’approvisionnement 1 (Niveau 1), se déplacent aussi dans la chaîne de valeur, comme ceux impliqués dans
les matières premières telles que GKN pour Hoeganaes ou Airbus
avec son Scalmalloy. Un autre exemple est celui de General Electric
(GE) qui a acquis, en 2013, deux sociétés de fabrication additive –
Morris Technologies et Rapid Quality Manufacturing (RQM) – et qui
a présenté une offre, il y a peu de temps, pour l’acquisition de SLM
Solutions et d’Arcam.
Les fournisseurs des niveaux 1 et 2 offrent principalement des composants et des sous-systèmes à intégrer dans les systèmes finaux. Ces
entreprises, souvent de grands acteurs internationaux, sont à la fois
fournisseurs d’intrants et de services.
La gamme d’équipements et de composants produits par les fabricants d’équipements d’origine est assez grande. Par exemple,
GE Avio Aero, située en Italie, se concentre sur les transmissions
mécaniques, les machines turbo, les combustions, les montures et
les étuis, la fabrication additive, la maintenance et les réparations
(Maintenance Repair and Overhaul – MRO & Component Repair and
Overhaul – CRO) ainsi que le moulage en sable. Aujourd’hui, la société dispose d’une usine dédiée à la fabrication additive où plus de
vingt imprimantes EBM fonctionnent avec des machines laser.
On retrouve également d’autres sociétés actives dans les niveaux
1 et 2 comme SAFRAN et Zodiac Aerospace. Les entreprises telles
que Finmeccanica (qui collabore avec les fabricants d’avions civils
sur les pièces structurelles) ou la branche Airbus Aviospace intégreront bientôt la fabrication additive dans leur chaîne de valeur.
Nous décrivons dans l’article sur l’industrie aéronatique (page 12) la
joint-venture GE / SNECMA pour produire le moteur LEAP et l’accord
Airbus / Stratasys pour fabriquer au moins 1 000 parties non structurelles de vol de l’avion A350 XWB avec FDM.
2
Organismes de recherche et de technologie effectuant des travaux
sur des segments particuliers à tous les niveaux de la chaîne de valeur
(matériaux, procédés...)
Fournisseurs niveau 3
Fourniture de matières premières
Fournisseurs niveaux 1 & 2
Fabrication d’imprimantes 3D
Logiciels
Intégrateurs
Fournisseurs de services de FA
Autres chaînes de valeur (aérospatiale, défense, automobile)
26
A3DM magazine
n°6
SOUS-TRAITANCE
Les principaux acteurs
Les systèmes d’injection des satellites, les antennes,
les supports pour les antennes, les mécanismes de
libération et de déploiement, les supports pour la
structure, des caloducs et des boucles de chaleur,
les lanceurs, les supports et systèmes de propulsion sont les principales pièces conçues par fabrication additive, dans le secteur aérospatial. Les
principaux acteurs, quant à eux, sont :
• Thales Alenia Space, Airbus Defense & Space
et sa branche Aviospace, Honeywell Aerospace,
GE, OHB, Mecachrome, SNECMA, Prima Industrie ;
• Materialise, LayerWise, Poly-Shape (avec Thales
Alenia Space), Initial (appartenant maintenant
au groupe Gorgé), Poutre-IT, Prisma, Fusia ;
• Arkema, Stratasys et 3D Systems ;
• les centres techniques tels que SIRRIS
en Belgique, le CETIM en France et le LZN
en Allemagne ;
• les institutions publiques majeures telles que
l’ONERA, le CNES, le NLR aux Pays-Bas, le DLR
en Allemagne et l’ESA ;
• les organisations intermédiaires (AFNOR, GIFAS,
Cluster ASTECH Compétitivité en France) ;
• universités et autres RTO tels que TNO (PaysBas), KUL (Belgique), IRT Saint Exupéry (France),
Scatech (Espagne), TWI (UK), Cotech (Australie),
Fraunhofer (Allemagne) et l’Institut Tallin of
Technology (Estonie).
Principaux concurrents
• Autodesk (US)
• Stratasys (US)
Dassault, Materialise,
Netfabb, Simpleware,
Altair
Logiciel
• NSPI (US)
EOS, SLM Solutions
et Concept Laser, Renishaw,
Arcam, Voxeljet et ExOne
Fabrication
d’imprimantes
3D
• Stratasys (US)
• 3D Systems (US)
• EBAM (US)
Fourniture
de matières
premières
• Carpenter (US)
• Equi-Sphere (CA)
• Valimet (US)
• Kymek (US)
• APNC (CA)
RTOs
• Google (US)
• ATI (US)
• AMPS (Australia)
• Stratasys (US)
• Avio Aero (GE, US)
L’université Sheffield, l’ université
Cranfield, Politecnico di Milano,
Laser Zentrum Nord GmbH, TWI,
TNO, Direct Manufacturing Research center, CTIF, CETIM, UNIBO,
Mines de Paris, INSA, UTC ou UTMB
Airpro, Poly-Sshape, 3A,
FUSIA, Spartacus 3D,
Sokaris, Prismadd,
Mecachrome, Altair
Fournisseurs
de services
d’impression 3D
GKN, Safran/Snecma,
Zodiac Aerospace,
Finmeccanica, Aviospace
Fournisseurs de
niveaux 1 & 2
• Boeing (US)
Eurasteel EU ou MetalloChimique N.V., TLS, LPW,
Constellium, Sandvik, H.C.
Starck, NMD, ECKA Granules,
Aubert et Duval, Evonik
Airbus, Safran
Intégrateurs
• Bombardier (CA)
Compagnies aériennes
A3DM magazine
n°6 27
SOUS-TRAITANCE
Fournisseurs et matière première
Les fournisseurs de services de fabrication additive ont un rôle
différent dans la chaîne de valeur. IIs aident les grands fabricants
dans le développement des applications, fournissant les OEM spécifiquement avec des supports et des pièces structurelles. Les fournisseurs de services sont principalement situés en France : Airpro,
Poly-Shape, 3A (qui a remporté un prix AFPR pour la production en
EBM de pièces en alliage de titane pour Dassault), Fusia, Spartacus
3D (ancien groupe de fonderie Faramir) et des sociétés d’ingénierie
qui se concentrent sur les développements de la fabrication additive
comme Sokaris, Prismadd, Poly-Shape (qui a fait équipe avec LISI) et
Mecachrome.
L’aluminure de titane est utilisée pour les pales du
moteur car elle possède un niveau de résistance
supérieure à celle du titane classique, 800 °C au
lieu de 500 °C. Elle est, par exemple, utilisée par
Avio Aero, en Italie, pour ses moteurs. Tandis que
le titane est plus adapté à des composants structuraux, car il n’a pas besoin de résistance à haute
température.
Le britannique GKN est un des plus importants fournisseurs de l’industrie mondiale de l’aviation. Il est également impliqué dans la
recherche et le développement de poudre à travers sa division de
métallurgie des poudres. Cette division participe au projet collaboratif TiPOW, d’une valeur de 3,1 milliards de livres (£), soutenu par le
gouvernement britannique, visant au développement de la « poudre
de titane spécialement formulée et mélangée pour répondre aux
besoins de la fabrication additive de composants aérospatiaux ». En
2013, les ventes de la division de métallurgie des poudres (12 % des
ventes totales) ont atteint 932 millions de livres, alors que 2 243 milliards ont été générés par la division aéronautique. Airbus envisage
également des activités similaires.
Les principales caractéristiques de ce segment de
la chaîne de valeur sont les matériaux utilisés : les
métaux. L’industrie européenne semble plus forte,
dans ce secteur, par rapport à la concurrence dans
le monde entier2. Les principaux acteurs sont les
allemands EOS, SLM Solutions et Concept Laser
qui dominent le marché, suivis par leur homologue britannique Renishaw et le suédois Arcam
AB. Le titane est spécifiquement utilisé par des
sociétés comme Arcam et Evonik (Allemagne) tandis que l’aluminium est un domaine couvert par
SLM Solutions, EOS et Concept Laser. Dans une
autre perspective, des sociétés comme Voxeljet
et ExOne se trouvent indirectement impliquées
dans cette chaîne de valeur car elles produisent
des imprimantes 3D utilisées pour l’outillage et
l’impression des inserts de moules utilisés pour
le prototypage rapide ou pour la production de
composants.
Les poudres métalliques, pour la fabrication de pièces structurelles
métalliques, sont généralement fournies par des entreprises comme
Eurasteel UE ou Metallo-Chimique NV en Belgique, TLS en Allemagne, LPW en Grande-Bretagne, Constellium en Hollande, ATI aux
États-Unis, AMPS en Australie, Sandvik en Suède ou encore les entreprises : allemande HC Starck, américaine Carpenter et canadienne
Equi-Sphere. Les entreprises fournisseuses d’aluminium sont Valimet
(US), TLS (Allemagne), NMD (Allemagne) et ECKA Granules (Allemagne). Aubert et Duval, en France, est fournisseur de fer.
LA BIÉRE VOLANTE EST IMPRIMÉE EN 3D
Sur la compagnie KLM, le premier chariot imprimé en 3D a été
embarqué. Il s’agit d’une pompe à bière. Ce projet de chariot
aéroporté utilise le CO2 pour fournir la pression nécessaire pour
obtenir la bière. Ce gaz est généralement pompé dans le fût de
bière à partir d’une boîte, mais les règles de sécurité de vol indiquent qu’il est trop dangereux d’amener ce gaz à bord d’un
avion. KLM, conjointement avec la société Heineken, a trouvé une
solution en créant un nouveau fût « BrewLock ». La technologie
« BrewLock » utilise la pression de l’air pour apporter la pression
du fût au niveau souhaité et ainsi compenser la pression négative
à bord. Ce système permet de générer une pression suffisante du
robinet pour le service. Ce service de bière fraîche ne sera pas disponible sur tous les vols, en grande partie parce que le processus
de l’impression 3D du système et de mise sous pression de l’air est
compliqué et coûteux. Comme tous les avantages de vol, le projet
de la bière en vol ne sera disponible que pour les voyageurs en
World Business Class, et uniquement sur certains vols spéciaux.
Source
https://blog.klm.com/worlds-first-perfect-draught-beer-aboard-a-plane/
28
A3DM magazine
n°6
Les fabricants d’imprimantes 3D
et de logiciels
SOUS-TRAITANCE
Il existe deux types de logiciels. Tout d’abord, les
logiciels d’exploitation (au niveau de l’interface
du système) tels que 3-matic ou Magics de Materialise. Ceux-ci sont nécessaires pour faire fonctionner des imprimantes telles que celles d’EOS.
De la même manière, SolidView de Stratasys et
d’autres, comme Netfabb, sont essentiels. Ensuite,
les logiciels de conception sont utilisés pour générer des modèles et des fichiers à imprimer. Il s’agit
de logiciels de conception assistée par ordinateur
(CAO). Les principaux dans le secteur de l’aérospatiale sont : Simpleware (UK), les logiciels de
Materialise, Within Labs (basé au Royaume-Uni
mais appartenant à Autodesk, US), NSPI (US), HyperWorks et OptiStruct (Allemagne). Les logiciels
de CAO qui dominent toujours le marché sont :
OptiStruct et PolyWorks, mais aussi SolidWorks et
Catia de Dassault (France) ou AutoCAD d’Autodesk. Autodesk est particulièrement dépendante
de la connaissance des intégrateurs et des fournisseurs de niveaux 1 et 2, comme les professionnels
de la conception.
SLM SOLUTIONS ET LE SECTEUR AÉROSPATIAL
SLM Solutions, récemment acquis par le groupe GE, a participé au Google Lunar XPRIZE relatif à une première mission
privée sur la Lune, et comprenant la fabrication d’un véhicule
capable de fonctionner sur la surface lunaire et d’envoyer des
images à haute résolution et des données vers la Terre. Les
pièces du véhicule d’essai et le prototype rover Asimov R3C
(roues et adaptateur de caméra) ont été produits par SLM.
Le concepteur doit généralement avoir une
connaissance détaillée des composants. Ainsi, la
phase de conception est la plus susceptible de se
produire au niveau des intégrateurs. Ces derniers
envoient le fichier .STL ou .AMF résultant d’un
fournisseur de services de fabrication additive
ou d’un processus à l’impression en interne. Bien
que l’environnement de CAO reste dominé par les
principales entreprises, de nouveaux développements semblent être en cours. De nouveaux développeurs de conception et de logiciels ont tendance à entrer dans l’arène concurrentielle. Par
exemple, de nombreuses entreprises, fabricants
de machines mais aussi fournisseurs de services,
essayent de développer leurs propres solutions
logicielles – sur le système ou en ce qui concerne
certains aspects de la conception ou de l’interface
(comme en ce qui concerne le positionnement des
composants dans la chambre).
Notes
1 - “Identifying current and future application areas,
existing industrial value chains and missing competences
in the EU, in the area of additive manufacturing
(3D-printing)”, IDEA Project pour EC EASME, participé
par l’auteur de cet article comme expert.
2 - Les principaux acteurs dans la fabrication additive
métallique sont : EOS, Concept Laser, Arcam, Phenix
Systems (maintenant 3DS), MTT Technologies, Trumpf,
Realizer, SLM Solutions et Renishaw (source : SIRRIS,
2014).
A3DM magazine
n°6 29
UN INSTITUT DE LA FABRICATION ADDITIVE,
RÊVE OU NÉCESSITÉ ?
En 2017, l’AFPR, l’Association française de prototypage rapide
et de la fabrication additive, va fêter ses 25 ans. Vingt-cinq ans,
c’est l’âge de la pleine maturité, mais pour une association,
c’est aussi le moment de faire le bilan de l’action entreprise
au cours de ce quart de siècle passé.
Par Alain Bernard, Professeur des Universités à l’École centrale de Nantes,
vice-président de l’AFPR.
V
ingt-cinq ans que l’AFPR existe. Vingt-cinq ans que l’association survit grâce
à l’action de ses bénévoles. Le bénévolat est un concept important qui a
aujourd’hui atteint, dans ce cas, ses limites. Le volume d’activité ne cesse de
croître et l’éco système aspire à des services toujours plus importants en termes d’information et de formation. Au cours de ces vingt dernières années, l’AFPR a été un des
acteurs majeurs de la dynamique de développement de la fabrication additive sous
toutes ses formes, directe et indirecte, pour les pièces et les outillages. Acteur majeur
aussi sur la dynamique internationale avec l’accompagnement de la création de la
GARPA (Global Alliance of Rapid Prototyping Associations) et, avec elle, de l’émergence de nouvelles associations dans des pays sur les cinq continents. L’AFPR a aussi été
motrice dans la signature d’accords internationaux avec différents pays, en particulier
le Canada et l’Inde. Elle a été un des acteurs fondateurs des actions en faveur de la
normalisation pour la fabrication additive, tant au plan national, international, qu’européen. Elle a également permis l’émergence de grands projets nationaux, de projets européens majeurs, de succès technologiques et de premières mondiales par ses
acteurs de grand talent et représentant un potentiel national inestimable. Elle a incité
la mise en synergie de compétences scientifiques complémentaires essentielles pour la
30
A3DM magazine
n°6
fabrication additive : mathématiciens, chimistes,
physiciens, mécaniciens, concepteurs, informaticiens, métallurgistes, spécialistes de fluidique, de
thermique, de simulation, technologues dans de
très nombreux domaines de la fabrication, automaticiens, métrologues, producticiens, spécialistes
de génie industriel et de systèmes d’information,
d’intégration, de traçabilité, de traitement de
données et bien d’autres !
Mais aujourd’hui, l’association a besoin de faire
perdurer ses actions avec une structure pérenne
disposant de moyens suffisants. Le relais de ses actions par ses membres en termes d’information et
de formation n’est plus suffisant.
Information et formation
L’AFPR est visible et disponible pour ceux qui
cherchent une information objective, pour ceux qui
cherchent des partenaires scientifiques et technologiques, pour ceux qui développent une activité
ou cherchent à la développer et pour ceux qui souhaitent des conseils sur l’opportunité d’une activité.
Trop d’acteurs, d’actions, d’initiatives importantes et
nécessaires restent sans relais d’information du fait
d’un manque de centralisation de cette information.
Cette information va de pair avec un développement intense et effectif sur une chaîne de valeur
complète. Quels apprentissages sont nécessaires et
indispensables à la formation de personnels qualifiés, depuis les opérateurs machine jusqu’aux spécialistes qualité en passant par les préparateurs ou
les responsables hygiène et sécurité ? Ce chantier,
l’AFPR l’a initié au travers de groupes de réflexion.
Elle a accompagné une initiative plus large émanant de groupements professionnels en attente de
personnels formés pour leurs entreprises. Grâce au
dynamisme de nombreux acteurs, ces démarches
ont abouti à la définition de blocs de compétences
à insérer au sein des formations, depuis le baccalauréat professionnel jusqu’aux écoles thématiques
doctorales.
Quels sont maintenant les grands
enjeux ?
La maturité technologique de la fabrication additive est acquise. Mais la chaîne de valeur n’est pas
toujours aussi robuste que souhaitée pour accompagner des mutations technologiques irréversibles.
Et ceci est un problème car cette technologie
intéresse potentiellement tous les secteurs économiques, mais pas seulement. Elle est aussi un
ensemble de moyens pour pousser l’innovation,
depuis l’émergence de concepts et de produits
jusqu’à leur mise sur le marché dans des conditions
de profit acceptables. Elle permet également la
généralisation de preuves de concepts, de grands
principes de mise en œuvre, l’ouverture vers la
combinaison de matériaux, vers le développement
d’objets dotés de moyens autonomes de mesure et
de communication dont la fabrication est assurée
par des technologies combinant fabrication additive et d’autres méthodes venant de l’électronique,
de la robotique, des composites, etc. Cependant,
cela ne sera possible que si les concepteurs et les
fabricants sont dotés d’outils leur permettant de
préparer les informations numériques utiles pour
la mise en œuvre de ces nouvelles unités de fabrication combinant de multiples procédés et matériaux.
Les plates-formes de conception et de préparation
de processus sont en cours de développement. Leur
avènement est indispensable pour que les produits
et leurs stratégies de fabrication fassent un usage
le plus efficace et le plus robuste possible du potentiel de la fabrication additive et des autres technologies qui lui sont combinées.
A3DM magazine
n°6 31
Quelles devraient être les décisions à court
et moyen termes ?
Un tel développement technologique s’accompagne de mutations
sociétales importantes. Par l’association de compétences nouvelles
et la revalorisation de pans technologiques quelque peu laissés pour
compte. La fabrication additive représente un champ de développement économique dont les limites sont celles des réalités économiques et de l’imagination humaine.
Des décisions s’imposent afin de pérenniser les savoirs et savoir-faire
dont la France est dotée, et afin de les rendre compétitifs sur le plan
économique dans un marché européen voire mondial. Les acteurs se
multiplient. Les logistiques physiques se transforment en logistiques
numériques avec des points relais de fabrication qui décuplent. Des paliers sont en train d’être franchis et de nouvelles prospectives technologiques se développent. Mais trop d’énergie et de temps sont perdus.
Un institut national de la fabrication additive
Une première décision serait de créer ce que l’AFPR appelle de ses
vœux depuis plus de trois ans : un Institut national de la fabrication
additive, doté de moyens nécessaires aux missions d’information
et de formation, en appui sur les membres de cet institut et sur les
nombreuses plates-formes technologiques existantes. Qui seraient
les membres ? Tous les acteurs qui ont quelque chose à apporter à
l’écosystème de la fabrication additive ou qui sont en attente de cet
écosystème. Qui en seraient les pilotes ? Des représentants de toutes
les catégories d’acteurs, avec une organisation souple ainsi qu’une
communication dynamique et actualisée par les membres eux-mêmes.
Une vitrine scientifique et technologique du potentiel français que
certains voudraient sous-estimer, mais, serait une des toutes premières
au monde, qui de par son expérience, son expertise et sa diversité.
32
A3DM magazine
n°6
Une deuxième décision serait de fédérer les initiatives autour de cet institut afin de valoriser les platesformes et les actions régionales. Beaucoup d’acteurs
sont impliqués et réalisent, créent, conçoivent, imaginent... Faisons en sorte que ce travail soit visible
et durable, au travers d’un acteur unique, un institut. Chacun aurait une place active. Chacun aurait
la possibilité de proposer ses atouts et ses talents.
Chacun pourrait recevoir des autres membres. Une
synergie des actions et des compétences permettrait
de mieux avancer. Une mutualisation des compétences et des moyens permettrait de mieux progresser et de gérer un calendrier de formations ouvertes
aux acteurs de l’écosystème national.
L’AFPR continue à avancer et à agir dans ce sens en
faisant de nombreuses propositions. Espérons que
l’avenir permettra de voir l’avènement de cet institut qui deviendrait le support d’une marque nationale de compétences, d’expertise et de puissance
économique autour d’une organisation concertée
au service du développement économique national.
PUBLI-RÉDACTIONNEL
YUNIKU,
UNE RÉVOLUTION
DANS LE SECTEUR
DE L’OPTIQUE
Qu’est-ce qui rend une innovation
révolutionnaire ? La manière dont
elle révolutionne un produit ou transforme
un modèle économique ? La manière dont
elle transforme un processus opérationnel
ou l’expérience client ? Parfois, un produit
innovant peut répondre à tous ces critères.
C’est le cas de Yuniku. Conçue par Hoya,
en partenariat avec Materialise, cette innovation
est sur le point de révolutionner l’industrie
de la lunetterie.
Par Nikolas Du Puy Dutour,
directeur général chez Materialise France.
All images courtesy of Hoya Vision Care
L
’impression 3D associée aux bonnes applications et aux bons partenaires a le potentiel
de transformer tout un secteur. La société
Materialise en a fait l’expérience lorsqu’elle a appliqué cette technologie à la fabrication de prothèses auditives. Cette dernière, grâce aux logiciels
sur mesure de Materialise, est passée d’un total de
20 % à près de 100 % en seulement deux ans.
Aujourd’hui, le secteur de la lunetterie est sur le
point de connaître un tournant tout aussi historique grâce à un système permettant aux opticiens
de proposer à leurs clients des montures entièrement personnalisées, fabriquées dans l’une des
usines de fabrication additive les plus avancées au
monde. Il s’agit de Yuniku, les premières lunettes
3D sur mesure offrant une vision optimale et une
plate-forme numérique ouverte permettant à
toutes les marques de lunettes d’en faire autant.
34
A3DM magazine
n°6
L’optimisation de la vision
et son importance
La conception classique de lunettes commence par
la monture. Lorsqu’un client choisit une monture
chez un opticien, ce dernier sélectionne et installe
des verres optiques adaptés aux besoins du client.
Cependant, l’installation des verres sur la monture
choisie peut avoir des conséquences négatives sur
l’alignement des verres ; les performances sont
ainsi loin d’être optimales. Alors, comment créer
des lunettes qui offrent au porteur une expérience visuelle optimale ?
PUBLI-RÉDACTIONNEL
Co-création d’une chaîne
d’approvisionnement entièrement
numérique
Yuniku utilise la numérisation 3D, l’automatisation de la conception paramétrique et l’impression 3D pour créer la monture choisie par un client
en fonction des verres optiques sélectionnés par
l’opticien. « Étant donné que la position des verres
est conservée, ce concept garantit l’orientation
idéale des verres sur les lunettes finales, ce qui
garantit, à leur tour, des performances visuelles
optimales », explique Felix España, responsable
monde des nouveaux médias pour Hoya Vision
Care. De plus, l’impression 3D permet de personnaliser entièrement les montures en fonction des
caractéristiques anatomiques du client et de ses
préférences esthétiques.
Le bureau Hoet, partenaire de conception de la
collection de montures de base qui sera utilisée
par Yuniku, possède déjà une vaste expérience
dans le secteur des lunettes imprimées en 3D. Pour
Bieke Hoet, Yuniku est l’occasion de proposer des
lunettes de luxe très performantes aux opticiens
classiques. « En tant que créateur de lunettes »,
explique Bieke, « je sais déjà comment l’impression 3D peut révolutionner ce secteur. Et avec Yuniku, nous pouvons désormais partager ce potentiel avec le monde ».
« Lorsque nous avons entamé notre collaboration avec Materialise, en 2014, dans le cadre de
la conception du Hoy Vision Simulator et de l’EyeGenius, nous avons commencé à réfléchir aux
grandes avancées telles que la mise en commun de
nos connaissances et à ce qu’elles pourraient nous
permettre de réaliser », se rappelle Felix España.
« Nous recherchions non seulement un partenaire
de fabrication, mais aussi un collaborateur complet capable d’intervenir à chaque étape. »
Pour commencer, lors du processus de co-création,
les services de conception et d’ingénierie de Materialise ont entrepris d’adapter leur technologie
de numérisation 3D pour obtenir une numérisation très détaillée des traits du visage du client, et
répondre ainsi aux besoins de l’équipe des nouveaux médias de Hoya.
Pendant ce temps, l’équipe R&D de Materialise
collaborait avec Hoya pour développer le logiciel
Yuniku. Celui-ci permet à l’opticien de faire vivre à
ses clients une expérience passionnante. Une fois
la numérisation terminée, le logiciel avancé utilise les données faciales et visuelles pour déterminer la position idéale des verres par rapport aux
yeux et communique ces informations au logiciel
de Materialise qui adapte ensuite la monture aux
verres en fonction des traits uniques du porteur.
A3DM magazine
n°6 35
PUBLI-RÉDACTIONNEL
L’expérience Yuniku, une plate-forme ouverte
La conception, la couleur et la finition de la monture peuvent être ajustées selon le choix personnel du client, guidé par l’expertise de l’opticien.
Les solutions logicielles intégrées fonctionnent en
arrière-plan pour s’assurer que le positionnement
et l’ajustement idéals des verres sont conservés.
Lorsque les lunettes 3D sur mesure sont créées,
un système de commande back-end envoie les
données nécessaires à la production des verres à
Hoya et les données nécessaires à la fabrication
des montures à Materialise.
Chez Materialise, les montures sont fabriquées en
faisant appel à la technologie de frittage laser dédiée aux lunettes. Elles sont ajustées en fonction
de paramètres extrêmement précis à l’aide de la
Materialise Control Platform, qui permet d’accéder à des réglages matériels nuancés. Enfin, les
montures sont soumises au processus Materialise
Luxura1, un traitement de postproduction en plusieurs étapes. Chaque monture issue de ce processus de fabrication est totalement unique et permet d’assurer une authentification individuelle
pour chaque client.
« Les innovations réalisées par Materialise permettent depuis longtemps de développer des solutions complètes pour améliorer les mécanismes
d’interaction entre les clients et les professionnels,
ouvrant ainsi la voie aux nouvelles expériences
et à l’innovation dans le développement de produits », explique Alireza Parandian, spécialiste
des équipements imprimés en 3D chez Materialise. « Mais Hoya Yuniku va plus loin en lançant
un système ouvert qui va au-delà d’une simple
marque ».
Notes
1 - http://manufacturing.materialise.com/Luxura
36
A3DM magazine
n°6
Même si l’expérience sera sans nul doute unique pour tout porteur
de lunettes, la plate-forme Yuniku est un système ouvert qui peut
être mis en œuvre dans un nombre illimité de magasins et avec un
grand nombre de marques. Yuniku a été lancé avec une collection
de base, créée par le bureau de conception Hoet, et devrait s’élargir
pour inclure des montures d’autres créateurs.
Pour les porteurs de lunettes, Yuniku représente un futur où les
verres et les montures se complètent au lieu de se nuire. Un avenir où leurs besoins optiques et leurs préférences esthétiques sont
réunis dans une seule paire de lunettes. Pour les opticiens, le système Yuniku permet de mettre à profit leurs connaissances et de
faire vivre à leurs clients une expérience innovante et passionnante.
Yuniku n’est pas seulement un système de conception automatisée,
mais constitue un tremplin pour l’innovation.
S U P P L I E R S F O R U M F O R T H E A E R O S PAC E I N D U S T R Y
5 TH EDITION
PALAIS DES CONGRÈS - APRIL 4-6, 2017
I O N E - T O - O N E M E E T I N G S I A E R O M A RT S U M M I T I G R E E N AV I AT I O N V I L L A G E I
CONTACTS US:
Thomas GAYRAUD
tgayraud @advbe.com
T. +33 1 41 86 49 18
www.bciaerospace.com/montreal
2015 INDUSTRIAL PARTNERS
INDUSTRIE
LA FABRICATION ADDITIVE
AU SEIN DE L’USINE DU FUTUR
L’industrie 4.0 n’est plus un doux
rêve mais bien une réalité.
L’intégration de la fabrication additive
dans la 4e révolution industrielle devient
donc un défi à relever. Les questions
d’aujourd’hui pour le monde
de demain !
Par Oliver Edelmann, le docteur Florian Bechmann
et Oliver Kaczmarzik de Concept Laser.
D’une tendance à un boom
B
ien que la fabrication d’additive ne représente que 0,03 % du marché mondial de la
production avec une valeur de dix trillions
de dollars américains, elle est passée de la phase
d’expérimentation à une activité florissante. En
2016, les ventes dans le monde ont augmenté
d’environ 30 % à plus de 7 milliards de dollars.
C’est la conclusion d’une étude menée par le cabinet international de conseil en gestion Bain &
Company1. Et ce n’est que le début ! Bain & Company estime que des taux de croissance annuels de
plus de 30 % continueront d’être atteints et que
le marché parviendra à 12 milliards de dollars d’ici
2018. Selon l’évaluation du cabinet, l’impression
3D est sur le point d’atteindre une production de
masse. Le rapport d’experts EFI 20152 prévoit un
volume du marché mondial de la fabrication d’additive d’environ 21 milliards de dollars d’ici 2020.
38
A3DM magazine
n°6
La fabrication additive (FA) a atteint le stade de la production industrielle de masse. Elle est depuis longtemps passée de la phase
de prototypage à celle de production. L’industrie 4.0, aussi nommée
« 4e révolution industrielle », est le nouveau grand défi auquel réfléchissent tous les acteurs de la FA. Selon Peter Sander, responsable
des technologies et concepts émergents chez Airbus, d’ici 2018, la
compagnie aérienne prévoit d’utiliser, par fabrication additive, du
titane, de l’acier inoxydable et de l’aluminium en série. Les utilisateurs de l’industrie aéronautique américaine ont déclaré, quant à
eux, que cette technologie doit être au cœur de leur stratégie de
développement. Les défis de la production économique en série se
déroulent à trois niveaux : la numérisation, l’automatisation et la
mise en réseau des machines jusqu’à la création d’une usine « intelligente ». Mais pour l’« industrie 4.0 », les solutions doivent être plus
efficaces et plus économiques.
Un certain nombre de secteurs ont défini la fusion laser de métaux
comme représentant leur direction stratégique. Les exemples sont
nombreux dans le secteur aérospatial, l’aéronautique (voir le dossier dans ce numéro d’A3DM Magazine) ainsi que le dentaire et le
médical. D’autres secteurs importants tels que celui de l’automobile
l’ont également intégrée. Là aussi, l’impression 3D semble offrir une
gamme prometteuse de solutions pour le futur.
INDUSTRIE
Comment le marché évolue-t-il ?
État actuel de la technologie
Au cours des trois ou quatre dernières années,
de nombreuses industries se sont lancées dans
la phase « exploratoire » de l’impression 3D. Les
pionniers, c’est-à-dire les innovateurs, analysent
toutes les structures antérieures produites par
l’usinage ou le moulage pour établir si cellesci peuvent être remplacées par la fabrication
additive. Ils sont passés à une phase d’adaptation des procédés de fabrication additive. Nous
considérons cela comme la première étape vers
la production en série industrielle. Cette phase
nécessite de nouvelles réponses de l’industrie des
machines et de l’ingénierie des installations. La
liberté de conception et le potentiel de construction, l’intégration fonctionnelle, la production à
la demande, les économies de temps et de coûts
ainsi que les considérations relatives à l’économie
de ressources et à la production durable jouent ici
un rôle important.
Les premiers concepts de la machine d’impression
3D étaient axés sur les vitesses de fabrication, la
taille de fabrication et les aspects qualitatifs. Les
objectifs énoncés étaient largement respectés du
côté des fournisseurs. L’impression 3D pouvait
donc être utilisée pour le prototypage et la fabrication de petits lots. Mais les attentes à l’égard
de cette technologie ont continué d’augmenter.
Et les fournisseurs se sont adaptés.
Comment une approche additive
modifie-t-elle l’esprit de conception ?
Les avantages de cette technologie n’ont pas été
complètement exploités. Aujourd’hui, les concepteurs adoptent une approche plus systématique.
Les paramètres de performance sont définis et
des « solutions adaptées au processus » sont développées à partir de ceux-ci. La pièce peut être
repensée pour convenir à la fabrication additive.
Cela ne produit pas seulement un résultat visuel.
Les composants de conception bionique peuvent
être jusqu’à 20-30 % plus légers que les composants usinés ou coulés. Dans certains cas, la réduction de poids potentielle peut atteindre 60-80 %,
par exemple si un bloc métallique rectangulaire
est réduit à sa fonction réelle. Il est aussi important d’enregistrer les propriétés thermiques et
mécaniques pour déterminer les exigences des
pièces et les livrer avec un design, délibérément
adapté au processus. Concrètement, cela signifie
que les pièces ne sont pas seulement plus performantes, mais qu’elles sont également plus légères
et possèdent une géométrie différente. En fin
de compte, chaque gramme de poids économisé
signifie une augmentation de l’efficacité économique de la fabrication additive.
Des plateaux de fabrication plus grandes
sont concevables, mais elles engendrent des
contraintes plus élevées. Et l’on ne sait pas si une
telle machine peut être exploitée de manière économique. En outre, des techniques intelligentes
d’assemblage sont également disponibles. Il y a
en outre une anticipation concernant des sources
laser plus puissantes, mais cette voie seule ne sera
pas forcément la plus intéressante. Il y a aussi le
concept clé de technologie multilaser. Cependant,
de multiples sources laser doivent être validées
pour s’assurer qu’il n’y ait pas de restrictions à la
qualité des pièces, avec des zones de chevauchement et le développement de dépôts de suie.
Quelles sont les exigences
de la production en série ?
Les machines et les installations actuelles sont des
« solutions d’îlots ». Elles fonctionnent comme des
solutions « autonomes » sans véritablement s’intégrer dans l’environnement de fabrication opérationnel. Ces machines ne sont pas interconnectées
entre elles, ni avec les procédés de fabrication en
amont et en aval. Elles ne peuvent « communiquer » que dans une certaine mesure au sein de
la chaîne de traitement numérique allant de la
conception à la fabrication. Elles ne sont donc pas,
A3DM magazine
n°6 39
INDUSTRIE
encore, adaptées à la production industrielle en série « du futur ».
L’automatisation constante des processus manuels est toujours manquante. La séquence de tâches d’installation et de production de
pièces dans une machine nécessite des « temps d’arrêt » inutilisés,
ce qui entraîne une perte de temps pour l’opérateur. Actuellement,
l’interconnexion des machines entre elles et avec des périphériques
n’est pas encore assurée. Ces points critiques montrent que nous
avons encore du chemin à parcourir pour atteindre les objectifs de
« l’industrie 4.0 » sous le couvert d’une usine « intelligente ». Cependant, cette approche s’associe au nombre croissant de machines
utilisées. Mais si de nombreuses machines fonctionnent, la quantité d’espace nécessaire pour les solutions « autonomes » augmente
énormément.
L’usine du futur
Des solutions commencent à être proposées. De nouvelles architectures de machines permettent de relier ces dernières de manière
flexible. La station de traitement et la station de manutention
peuvent être combinées selon les besoins, mais aussi exploitées
séparément les une des autre. Des réseaux de machines qui « communiquent » non seulement entre eux mais également avec des
dispositifs périphériques correspondants. En plus de la liaison, l’automatisation est le deuxième élément clé. Les processus manuels
précédents, tels que la fourniture de poudre métallique neuve ou le
retraitement de pièces, ainsi que les temps d’arrêt
de la machine résultants, sont réduits au minimum. Les modules qui, par exemple, fournissent
du nouveau matériel aux machines ou effectuent
des travaux de construction, sont automatiquement déplacés à la position requise. Il en résulte
des économies de temps et de coûts considérables
qui assurent le niveau nécessaire d’efficacité
économique dans la production en série. Le but
principal de cette approche n’est pas d’accroître
encore le nombre de sources laser ou encore la
puissance de celles-ci, mais plutôt d’aborder l’automatisation et l’interconnexion de machines qui
manquaient auparavant.
Notes
1 - Pierluigi Serlenga and François Montaville
(Bain & Company) – « Five questions to shape a winning
3-D printing strategy » (étude septembre 2015)
2 - EFI Expert Report 2015 (Expert Commission
on Research and Innovation) – February 2015
3D Print
RENCONTRE
Les trophées
À l’occasion de la 3e édition du salon 3D Print à
Lyon, début octobre 2016, des concours ont été organisés. Pour la seconde année, les organisateurs
ont délivré le trophée 3D Print, récompensant la
meilleure démarche industrielle en fabrication additive. Le jury a attribué ce trophée au CTIF (Centre
technique des industries de la fonderie), qui était
associé à la société Spartacus3D, pour la conception
de sa pince de robot de forge LETo. Parallèlement,
et afin de donner sa chance à un jeune projet, il a
été accordé un second prix : le « coup de cœur ».
Celui-ci a été remporté par la start-up Syos pour la
fabrication par impression 3D de bec de saxophone
sur mesure. Durant ce salon, était également organisée et animée par F3DF la première édition du
« Designathon ». Des participants se sont ainsi lancés dans la conception d’un modèle 3D sur le thème
de la lumière. Rencontre avec les gagnants des différents trophées.
Propos recueillis par Gaëtan Lefèvre, rédacteur en chef
A3DM magazine
n°6 41
RENCONTRE
Camille Ollivier
CTIF
Le CTIF est le centre technique industriel de référence en métallurgie et transformation
des métaux. Il a pour objectif de promouvoir l’innovation et d’aider au développement
technique industriel en développant des projets R&D et en accompagnant les industriels à
travers des prestations privées. La fabrication de sa pince de robot de forge LETo a remporté
le trophée 3D Print, qui récompense la meilleure démarche industrielle en fabrication
additive. Camille Ollivier, ingénieur, nous présente ce projet.
Camille Ollivier est ingénieur en conception et fabrication additive au sein du Pôle Études et Méthodes. En
tant que chef de projet fabrication additive, elle est
amenée à gérer des projets de conception et de calcul
avec le bureau d’études, des prestations d’études et
de caractérisations des matériaux avec le laboratoire.
Pouvez-vous présenter la pince LETo ?
La pince LETo est un outillage de forge (pince de robot) développé par le CTIF et Spartacus3D pour l’entreprise Setforge, du groupe Farinia. Elle transporte
des lopins métalliques de 7 kg à 1 100 °C, pour les présenter à un laminoir, à une cadence de 200 pièces par
heure. Elle subit de très fortes sollicitations thermomécaniques, ce qui provoque la rupture prématurée
de certains outillages. La maintenance doit régulièrement intervenir pour changer des éléments de la
pince (fond de pince, garnitures, circuit de refroidissement) ou la pince elle-même, générant des arrêts préjudiciables et une baisse de la productivité. En plus de
la difficulté de l’intervention, le délai d’approvisionnement des pièces est très long, environ 15 semaines.
Quel matériau et quel procédé avez-vous utilisés ?
Pour être certains d’obtenir la solution optimale en
réponse à la problématique décrite précédemment,
plusieurs procédés de fabrication ont été investigués au préalable : le mécano-soudé, la fonderie cire
perdue, la fabrication additive métallique et le taillé
masse, ce dernier étant le procédé de fabrication actuel. Un comparatif technico-économique a mis en évidence l’intérêt de la fabrication additive par rapport
42
A3DM magazine
n°6
aux autres procédés alternatifs. Le choix du matériau
est basé sur un critère besoin-procédé. En effet, les matériaux disponibles sont encore limités en fabrication
additive métallique, avec des solutions telles que l’acier
inoxydable 316L, le titane ou l’Inconel® 718. Les besoins
fonctionnels de tenue mécanique à haute température
(> 400 °C), de bonne conductivité thermique et de
faible dilatation thermique, ont abouti au choix de l’Inconel® 718. De plus, les garnitures de la pince étant en
Inconel® 718, le choix d’un matériau unique supprime
les éventuels problèmes de compatibilité chimique ou
de dilatation différentielle entre matériaux.
Avez-vous réalisé une optimisation topologique ?
L’objectif premier du développement n’était pas d’alléger la masse de la pince LETo mais d’améliorer la durée
de vie de la pince, de réduire le nombre d’interventions
de maintenance et de se focaliser sur les parties fonctionnelles de la pince. Une étude topologique a tout
de même été menée pour limiter l’impact du coût, le
prix des matériaux étant élevé, et réduire ainsi la quantité de matière utilisée. De plus, l’optimisation topologique a permis d’ajourer le volume des demi-pinces, ce
qui permet d’augmenter, un peu, la surface d’échange
thermique de la pince avec son environnement.
Quels en sont les avantages et désavantages ?
Conscients des possibilités offertes par la fabrication
additive métallique, notre objectif a été de démontrer que cette technologie peut également s’adresser
à des secteurs industriels autres que l’aéronautique, le
spatial ou le médical, qui produisent des pièces à forte
RENCONTRE
valeur ajoutée. Nous avons donc cherché à contourner
ses limites, comme le prix des matériaux ou encore le
coût de fabrication et de parachèvement, par la mise
en place d’une conception produit-process optimisée.
Nous avons contourné la problématique du prix du matériau (Inconel® 718) en n’utilisant la matière que là où
elle est nécessaire fonctionnellement, en ayant recours
à l’optimisation topologique. Pour réduire les coûts de
parachèvement, nous avons fait en sorte que la géométrie soit simple d’un point de vue de l’impression, c’està-dire que la pièce soit autoporteuse lors de la construction et qu’il y ait peu de supports à enlever. Enfin, nous
avons conçu un système « tolérant » d’un point de vue
dimensionnel. C’est pourquoi la pince nécessite peu
d’usinage : seules les zones de liaisons (montage d’une
bague autolubrifiante) ont dû être usinées.
partenaires industriels et académiques en fabrication
additive qui nous donnent accès aux technologies
SLM, EBM, DMD… La société Spartacus3D dispose de
moyens et de compétences en fabrication additive
métallique complémentaires aux nôtres, ce qui en
fait un partenaire naturel. De plus, de par ses gènes
puisque issue d’un groupe industriel spécialiste de la
transformation des matériaux (groupe Farinia), cette
société est résolument tournée vers les problématiques de la métallurgie dans un contexte industriel.
En associant nos forces, nous sommes capables d’apporter une offre différenciante en fabrication additive métallique SLM.
Pourquoi avez-vous sollicité la société Spartacus3D ?
La fabrication additive métallique est un procédé de
mise en forme des métaux récent dont les technologies sont nombreuses et en constante évolution. En
tant que centre technique industriel, nous nous devons de travailler sur l’ensemble des technologies pertinentes, ce qui est inatteignable sans moyens financiers colossaux. C’est pourquoi nous avons plusieurs
LeaderenFabrica*onAddi*ve
pourl’industrie…
PRODUCTION
- Duprototypeàlasérie
- Piècesfonc*onnellesenmétal,plas*queetcomposite
- Post-traitementetﬁni*on
INGENIERIE
-Concep*ondédiéeàlafabrica*onaddi*ve
-Réduc*ondemasse&op*misa*ondesperformances
-Largegammedematériaux
QUALITE
- Cer*ﬁca*on
- Tracablité
- Contrôle
RENCONTRE
Pauline Eveno
SYOS
La start-up SYOS, qui signifie « Shape Your Own Sound », réalise
des instruments sur mesure pour les musiciens. Leur premier
produit, le bec de saxophone personnalisé, a remporté le prix
« coup de cœur » au 3D Print Lyon 2016. Rencontre avec Pauline
Eveno, présidente et fondatrice.
Pauline Eveno est ingénieur et docteur en acoustique.
Thésarde à l’IRCAM en acoustique des instruments de
musique, elle a donné naissance à la start-up Syos au
Canada, lors de son doctorat. Elle se sert de l’impression 3D pour imprimer des becs de saxophone « tests ».
De retour en France, elle intègre un fablab pour imprimer ses becs « à commercialiser ». Un produit original
qui met en avant tout l’intérêt de la fabrication additive pour concevoir, imaginer et produire.
Comment est né SYOS ?
L’idée de SYOS m’est venue lorsque je faisais mon doctorat au Canada. Mon sujet de recherche était le bec
de saxophone. J’étudiais l’influence de la géométrie
sur le son en réalisant des simulations acoustiques. J’ai
commencé à comparer les résultats avec les ressentis
des musiciens. J’ai dû faire le lien entre le vocabulaire
qu’utilise le musicien pour déduire le son de ses lèvres
et la géométrie du bec. Afin de tester nos becs, nous
les avons imprimés en 3D.
Au Canada, nous possédions au laboratoire une imprimante 3D, mais qui ne fonctionnait pas très bien.
Nous sommes donc passés par des sous-traitants. Les
musiciens ont été emballés par l’idée. Puis, lorsque
je suis rentrée en France, j’ai commencé à imprimer
dans des fablabs, au FabClub à Paris. Aujourd’hui, j’ai
acheté une machine.
Pouvez-vous nous présenter votre travail ?
Nous cherchons à comprendre quelle est l’influence de
tous les paramètres géométriques sur le son : la courbure, la forme de la chambre, la taille. Pour chaque
paramètre, quelle est son influence sur le son ? Nous
44
A3DM magazine
n°6
cherchons également à comprendre le ressenti du musicien. Comment le musicien va-t-il décrire cela dans
ses propres termes ? Et comment allons-nous traduire
les demandes de ces derniers, par exemple un son mat
et puissant, en géométrie ?
Dans un premier temps, nous sommes en phase de recherche permanente. Tous les jours, nous imprimons
une dizaine de becs pour la recherche. Des musiciens
viennent dans nos bureaux pour les tester. Cela nous
permet de posséder une grande base de données de
tests et de résultats. Ensuite, nos clients ont à remplir
un questionnaire, directement sur notre site. À partir
de leurs réponses, nous allons leur proposer une géométrie de bec de saxophone qui va être adaptée à
ce qu’ils recherchent. Nous le leur envoyons afin qu’il
puisse le tester et nous faire un retour : ce qu’ils ont
aimé ou pas. Ensuite, nous allons travailler ensemble
sur de nouvelles géométries. Nous ne leur vendons
pas uniquement un bec, mais tout un service d’accompagnement vers le bec final de leurs rêves.
Et concernant le procédé et les matériaux.
Pour l’instant, nous travaillons uniquement sur des procédés FDM et des matériaux plastique ABS. Cependant,
nous testons d’autres matériaux et d’autres techniques,
pour avoir une finition plus belle par exemple. Avec les
instruments à vent, c’est l’air qui vibre à l’intérieur des
instruments. C’est donc la géométrie de l’instrument
qui va avoir une influence sur le son. Mais l’état de surface peut avoir un petit effet, et contrairement à ce
que l’on pense, ce n’est pas le plus lisse qui fonctionne
le mieux.
RENCONTRE
Quel est le prix pour la réalisation et l’achat
d’un bec ?
On vend tout le forfait d’accompagnement jusqu’au
bec final, qui convient parfaitement, pour 299 €.
Quels sont les projets futurs de SYOS ?
La société travaille sur des becs de clarinette et les
développe déjà. Puis on devrait travailler sur les embouts de trompette, etc.
Avec quels musiciens travaillez-vous ?
Des amateurs aux professionnels. Les musiciens
doivent cependant avoir au moins trois ou quatre ans
de pratique.
Chaque musicien demande-t-il sa propre
géométrie ou certaines formes reviennent-elles ?
Globalement, chaque musicien souhaite une géométrie particulière. Mais dans notre démarche, nous proposons dans un premier temps de tester des géométries identiques, que nous avons en stock. Cependant,
pour aller au bout des choses, nous devons toujours
apporter quelques modifications, quelques personnifications. Il suffit de changer un centième de millimètre pour ressentir des sensations différentes.
Repensez la conception
Support mécanique pour satellite spatial
produit sur une AM250 Renishaw.
Explorez le potentiel de la fabrication additive
Les systèmes de fabrication additive de Renishaw utilisent la technologie de fusion laser sur lit de poudre pour produire des
pièces métalliques complexes, entièrement denses directement à partir de CAO 3D.
Souvent appelée impression 3D, cette technologie n’est pas bridée par les règles de conception de la fabrication traditionnelle.
Elle crée des géométries complexes comme les canaux de refroidissement conformes pour les moules d’injection, réduit le
poids des composants en ne plaçant de la matière que là où cela est nécessaire, optimise l’assemblage en limitant le nombre
de composants. La fabrication additive est aussi complémentaire aux technologies d’usinage conventionnelles et contribue
directement à réduire les délais, les coûts d’outillages et les déchets matière.
Pour plus d’informations, visitez www.renishaw.com/additive
Renishaw S.A.S. 15 rue Albert Einstein, Champs sur Marne, 77447, Marne la Vallee, Cedex 2, France
T +33 1 64 61 84 84 F +33 1 64 61 65 26 E [email protected]
www.renishaw.fr
RENCONTRE
Philippe Vincent
Vainqueur du Designathon
Pendant le salon, grâce à un partenariat exclusif avec les organisateurs,
quelques compétiteurs passionnés de 3D ont pu concourir au premier
Designathon lyonnais. Il s’agissait d’un concours en live, organisé par F3DF
et Autodesk France, dans un espace dédié et relayé par les partenaires et
membres du jury : Kreos, Volumic, Sculpteo, Cults et nous-mêmes, A3DM
Magazine. L’objectif de ce concours était de créer un modèle 3D sur le
thème de la lumière. Le jour J, les participants ont reçu le brief avec les
dimensions de l’ampoule et du panneau solaire à intégrer à la création. Ce
concours a été remporté par Philippe Vincent.
Philippe Vincent est développeur web indépendant. Il
travaille en partenariat avec quelques sociétés. Il réalise, par exemple, le design des boîtier pour la phase
test d’une jeune start-up. Il est également passionné
d’impression 3D. Il possède d’ailleurs plusieurs machines.
Pourquoi avez-vous participé au Designathon ?
Je trouvais cela marrant. J’ai déjà créé le design de plusieurs lampes. Mais aussi, car le premier prix était une
CNC (fraiseuse transportable iModela) et que je n’en ai
pas. Je me suis alors dit « pourquoi pas ».
Aviez-vous déjà utilisé le logiciel Autodesk
Fusion 360 ?
Oui, depuis à peu près six mois.
Pouvez-vous m’expliquer le choix de votre design ?
Un design efficace n’est pas forcément compliqué. Au
contraire, c’est souvent quelque chose de simple. Je
suis allé voir sur Google quel était l’angle d’inclinaison
optimale pour les panneaux solaires. J’ai trouvé 37 degrés. Le panneau placé dans cette inclinaison, j’ai pensé à une forme de pyramide. La forme était pertinente
car on peut poser la lampe ou la suspendre, mais on
peut également la placer sur le côté que l’on souhaite.
Aviez-vous réfléchi à sa fabrication
sur une imprimante 3D ?
Oui, étant donné que tout ce que je design, je l’imprime. Pour l’impression, je suis fan du PLA imitation
bois. Je me suis dit que cela rendrait bien.
46
A3DM magazine
n°6
toulouse.bciaerospace.com
#AeromartTLS
PARTI C
CONVENTION D’AFFAIRES INTERNATIONALE
DES INDUSTRIES AÉRONAUTIQUE ET SPATIALE
IP
E Z AU X
20
ANS D’AEROMART
TOULOUSE
29 NOVEMBRE 1er DÉCEMBRE 2016
RENSEIGNEMENTS
[email protected]
ou +33 1 41 86 49 18
Organisé et financé par :
Avec le support financier de :
Commissariat général :
Un événement :
PROJET R&D
PROJET CARNOT
PROMIS
Le projet Carnot PROMIS (Procédés de Métallurgie InnovantS)
explore la fabrication d’une « winglet », ailette marginale
de voilure d’une maquette d’avion destinée aux essais en soufflerie.
Pour la réalisation de pièces complexes, l’ONERA s’est tourné
vers la possibilité d’utiliser la fabrication additive.
Présentation et explication.
Par M. Thomas, ingénieur chef de projet à l’ONERA, E. Eglinger et F. Ternoy.
Ailette en acier maraging
L
es avancées technologiques acquises dans le domaine de la
fabrication additive suscitent un fort intérêt de la part de
l’ONERA, le centre français de recherche aérospatiale et de
défense, avec notamment une réduction significative des coûts et
des temps de réalisation d’éléments de maquettes grâce à la suppression d’outillage et à la simplification de la conception. C’est
ainsi que pour certaines pièces métalliques de géométrie très complexe et fortement équipées en prises de pression, la technique SLM
(Fusion sélective par laser, traduction de Selective Laser Melting), ou
LBM (Laser Beam Melting) s’avère parfaitement adaptée. Ce gain
doit cependant rester compatible avec les principales contraintes
liées à l’utilisation de ces maquettes, à savoir :
• la précision géométrique ;
• la tenue aux efforts aérodynamiques ;
• la compatibilité avec des conditions d’essai parfois sévères
(vibrations, températures, pression…).
48
A3DM magazine
n°6
Dans le cadre du projet PROMIS mené par l’ONERA, les activités ont porté sur la faisabilité d’obtention d’une pièce de démonstration en acier
maraging par fabrication additive pour applications cryogéniques. La pièce « test » sur laquelle
se base la présente étude est une « winglet »
(ailette marginale située en extrémité de voilure)
fortement équipée en prises de pression.
La répartition de pression sur la surface externe
d’un aéronef est une mesure largement utilisée
lors d’essais en soufflerie. Pour cela, le client définit un certain nombre de points situés sur la surface de la maquette et au niveau desquels la pression statique est mesurée de manière ponctuelle.
En chacun de ces points, un perçage de quelques
dixièmes de millimètre de diamètre est réalisé. Ce
PROJET R&D
perçage est relié à un canal, généralement percé
dans la masse de la pièce équipée. Lorsque le volume disponible le permet, ce perçage est prolongé par un tube en inox qui chemine dans la maquette jusqu’à un multicapteur situé en général
dans le fuselage lorsqu’il s’agit d’une maquette
complète ou à la paroi de la soufflerie dans le cas
d’une demi-maquette. Le multicapteur traduit
l’information de pression physique ainsi transmise
par les canaux en une information électrique qui
sera ensuite traitée par la chaîne de mesure.
L’acier maraging a été sélectionné en raison des
fortes sollicitations en soufflerie, de manière générale, et à sa compatibilité avec des conditions
d’essais cryogéniques. De plus, cet acier est parfaitement adapté pour la fabrication additive car
il se caractérise par une faible dilatation pour des
écarts de température importants.
Des méthodes traditionnelles
non fonctionnelles
Les moyens de production dits « conventionnels »
de ce type de pièce se basent essentiellement sur
les techniques de réalisation par enlèvement de
matière. Dans ce cas précis, la winglet est composée d’un corps principal dans lequel sont usinés
des canaux rectilignes obtenus par perçage au foret ou par électroérosion. Ces canaux débouchent
dans les prises de pression réalisées par perçage
également à la surface de la pièce. De nombreux
points de mesure sont situés dans des zones relativement peu accessibles telles que le bord de fuite
ou le bord d’attaque en extrémité de pièce, ce qui
rend particulièrement délicate la réalisation de
ces canaux. D’autre part, étant donnée la forme
courbée de la pièce, on comprend aisément qu’il
n’est pas envisageable de se limiter à un simple
perçage pour réaliser le canal de chaque prise de
pression. Il est en effet nécessaire d’aménager
de larges poches dans lesquelles seront connectés des tubes inox aux canaux ainsi réalisés. Cette
méthode qui permet de réaliser l’équipement en
prise de pression sur la plupart des maquettes
implique des temps de cycles relativement longs à
toutes les étapes du processus d’élaboration de la
maquette, depuis sa conception jusqu’aux opérations d’équipement.
La fabrication additive comme solution
Dans le cas d’une solution basée sur la technologie
de fabrication additive, les canaux sont directement réalisés dans la masse de la winglet : il n’est,
dans ce cas, plus nécessaire d’avoir recours à des
tubes pour connecter le canal de prise de pression
situé à proximité de la surface et à l’emplanture
de la pièce. Les rainures et les capots dédiés à cet
équipement ne sont par conséquent plus nécessaires. La définition du brut qui sera réalisé par
fabrication additive est obtenue de la manière
suivante :
• des pavés de matières nécessaires au maintien
de la pièce pour les opérations de finition sont
ajoutés ;
• une surépaisseur est ajoutée au niveau
de la forme aérodynamique et des interfaces
de la winglet afin de réaliser une opération
d’usinage de finition qui assurera la précision
géométrique de la pièce.
En résumé, pour les pièces présentant une forte
densité d’équipement en prises de pression, en
comparaison avec une solution dite « conventionnelle », la solution par fabrication additive permet :
• une réduction significative du temps
de conception ;
• une réduction du temps de calcul
et une meilleure précision des résultats ;
• une réduction du temps de fabrication.
A3DM magazine
n°6 49
PROJET R&D
Le choix des poudres
Traitements thermiques
La réussite d’une telle réalisation repose non seulement sur la qualité du brut réalisé par fabrication additive mais aussi sur la précision
des contrôles et des usinages effectués (conception, méthode de
réalisation, processus d’usinage, détermination des références géométriques de la pièce réelle, précision des usinages). La fabrication
de la pièce de démonstration a nécessité au préalable la réalisation
d’éprouvettes technologiques pour valider les étapes de fabrication.
Un protocole a été mis en place au Département Matériaux et Structures Métalliques (DMSM) pour identifier les différences entre deux
lots de poudre d’acier maraging de provenance EOS et TLS :
Une étude de traitements thermiques a été également entreprise afin de choisir les meilleures conditions pour à la fois : relaxer les contraintes – respecter les tolérances dimensionnelles en effectuant le
traitement thermique sur plateau avant de détacher – et optimiser les propriétés mécaniques (en
fonction du cahier des charges). Un sur-revenu (6 h
/ 560 °C) s’est avéré présenter l’avantage d’adoucir
très légèrement l’acier maraging tout en permettant une relaxation des contraintes résiduelles.
• des mesures de densité (mesure de densité tassée ou vibrée) ;
Les résultats des essais de traction sont influencés par
trois paramètres : la provenance de la poudre, l’orientation des éprouvettes et les conditions opératoires.
• la répartition de tailles de poudres
(mesure du spectre granulométrique par tamisage successif) ;
• une statistique de la morphologie des poudres (analyse
d’image) ;
• une analyse chimique des grains de poudres
(spectrométrie à plasma à couplage inductif - ICP).
La poudre EOS apparaît ainsi plus fine que la poudre TLS, avec un
Fmédian ~ 25 mm pour EOS contre 32 mm pour TLS. Concernant
les particules très fines (0-20 mm), elles représentent ~ 33 % de la
poudre EOS contre 19 % de la poudre TLS. Inversement, les grosses
particules (>40 mm) sont plus fréquentes sur la poudre TLS avec ~ 35
% contre 15 % pour la poudre EOS. En microscopie électronique à
balayage, il n’apparaît pas de différences morphologiques très marquées entre les deux poudres. Au niveau des analyses chimiques, la
poudre EOS présente une quantité d’éléments mineurs inférieure
à celle de la poudre TLS. D’autre part, si l’on compare les analyses
obtenues entre la poudre et les copeaux après SLM, il n’y a pas de
différence significative.
Résultats de traction à 20 °C
R0,2
Rm
A%
1600
– 120
– 110
1400
– 100
– 90
1200
– 80
– 70
– 60
800
– 50
600
– 40
– 30
400
– 20
200
– 10
–0
0
EOS
50
A3DM magazine
n°6
TLS
X
Z
Normal
Rapide
A. [%]
Résistance [MPa]
1000

A3DM Magazine N°3 - L`information spécialisée de la Fabrication

Transcription

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