CNIS du 25 11 Fabrication additive impression 3D

Webinar CNIS du Jeudi 25 novembre 2021 à 18h - Fabrication additive : "Technologies WAAM & BAAM, la nouvelle dimension"

L’impression 3D se limitait jusqu’à récemment aux objets de petite taille. Mais de nouveaux procédés adoptés dans le milieu de l’industrie permettent aujourd’hui de fabriquer des objets beaucoup plus grands. Le « process Wire Arc Additive Manufacturing » (WAAM), entre autres, rend la fabrication additive très intéressante pour les entreprises tant en therme de qualité que de rentabilité. Lors de ce CNIS nous nous pencherons sur deux de ces technologies révolutionnaires.

L'intérêt grandissant des entreprises pour la fabrication additive

L’impression 3D voit les choses en grand : elle est en plein essor dans les secteurs industriels les plus variés car elle fabrique des objets de plus en plus grands. C’est un vrai défi qui a été relevé tant la fabrication additive a historiquement été associée à des réalisations de dimensions restreintes.

En effet, la fabrication additive (ou impression 3D) se distingue des autres procédés par le fait que les pièces constituées de divers matériaux sont fabriquées couche par couche sans recourir à des outils. La stéréolithographie, procédé au cours duquel l’objet est fabriqué tranche par tranche, permettant de réaliser des éléments pouvant atteindre les deux mètres sans déformation est surtout adaptée à la fabrication de pièces en résine.

Le process Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM),  fait l’objet aujourd’hui d’un vif intérêt dans l’industrie. Avec la fabrication par superposition de couches de matière via un arc électrique il devient possible de fabriquer de manière rentable des pièces brutes de haute qualité et proches du contour final à partir de matériaux tels que le titane ou d’alliages à base de nickel. De plus pour la construction de prototypes et les petites séries notamment, WAAM est plus rentable que les autres techniques de fabrication additive pour le métal.

Responsable de l’organisation Industry Process Success, Worldwide, CATIA Mechanical 

Responsable du centre de compétences de Dassault Systèmes Provence et support des solutions CATIA pour l’outillage, le reverse engineering et le poototypage rapide, la FAO, les surfaces avancées. Différents rôles de direction technique Europe puis Monde. En 2016, référant chez CATIA pour la Fabrication additive et responsable depuis 2020 de l’organisation Industry Process Success, Worldwide, CATIA Mechanical.

Comment imprimer en 3D de grandes pièces métal, composites ou béton… ?

Quand on pense fabrication additive de pièces en métal, on pense à fabrication additive par machines de fusion sur lit de poudre. Cette technologie est la plus répandue mais sa principale limitation reste la dimension des pièces.

De nouvelles technologies existent et commencent à se faire un chemin, qui lèvent cette limitation : le DED (Direct Energy Deposition) et l’Extrusion Matière. Pilotées par une machine-outil ou un robot, on arrive à produire des pièces en métal, de bonne qualité, et de moyennes à grandes dimensions.

Cette technologie d’extrusion matière est également utilisable pour faire de grandes pièces en matériaux composites, alternative intéressante par rapport au métal quand on s’intéresse au poids. Mais également de piloter des robots qui vont déposer du béton pour faire un bâtiment.

C’est tout le sujet de cet exposé : WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) et BAAM (Big Area Additive Manufacturing) et leurs avantages respectifs pour l’industrie.

Professeur des Universités – Enseignant à l’IUT de Nantes – Chercheur au LS2N – Co-fondateur Batiprint 3D

Benoit FURET: Après une formation à l’Université et en Ecole d’Ingénieurs à Nantes (ENSM), une agrégation en génie mécanique à Normale Sup Cachan, un doctorat au laboratoire LAN sur la surveillance automatique du procédés de fabrication puis une Habilitation à Diriger des Recherches, il est professeur titulaire à l’Université de Nantes et chercheur au laboratoire LS2N. Professeur invité à Polytechnique Montréal en 2002 et à l’Université Beihang en Chine en 2015, il a développé les thèmes de recherche suivants: Robotique manufacturière, usinage de composites, surveillance de procédés de production, usinage intelligent, robotique et cobotique, fabrication additive et impression 3d XXL, impression 3D pour la construction, impression 3D de matériaux bio-sourcés …

Il a dirigé 17 étudiants en doctorat et 42 étudiants en master. Il a environ 31 ans d’expérience dans des programmes de recherche collaborative. Il a été récemment impliqué dans les projets européens COROMA et RODEO, le projet ANR Smart Emma et le projet BATIPRINT3D. Il est auteur ou co-auteur de 55 articles dans des revues internationales, de plus 120 communications orales à des conférences internationales et de 8 brevets. Il est l’assistant de la présidente de l’Université de Nantes en innovation pour le thème de l’Industrie du Futur.

Il est co-fondateur de la startup Batiprint3D spécialisée dans le développement de solution robotisée pour la l’impression 3D, la construction et la rénovation de maisons ou de collectifs.

Les activités scientifiques de différentes universités françaises contribuent largement au développement de la fabrication additive pour des applications dans la construction… Le premier logement social certifié imprimé 3d avec un robot, réalisé à Nantes en 2017, en est une belle preuve. Dans le monde, de nombreuses expérimentations ont été menées, et en France, trois sociétés proposent des solutions différentes, mais complémentaires, permettant de réaliser des maisons, soit avec une approche de préfabrication, soit d’impression 3D directement sur site, soit les deux combinés… Comme pour l’industrie manufacturière, la fabrication additive dans le monde de la construction apporte de plus grandes possibilités formelles, des approches d’optimisation topologique et de customisation, mais aussi une meilleure maitrise des impacts environnementaux… et ce n’est que le début.

Responsable projets Fabrication Additive – SNCF Voyageurs – Direction du Matériel – Expert scientifique et technique du réseau SNCF – SYNAPSE

Les modes de fabrication par addition de matière ont dépassé les usages du prototypage pour devenir de vraies solutions industrielles. Ces technologies trouvent progressivement leur place au niveau des acteurs de la maintenance, tel que SNCF, pour pallier des ruptures d’approvisionnement, mieux gérer les pièces en obsolescence, en fin de vie ou en rotation lente. Après avoir fait la preuve de l’intérêt des procédés par fusion de lits de poudre métallique, l’ingénierie du Matériel roulant explore le WAAM pour élargir le panel des cas d’usages vers des pièces massives, de grandes dimensions et la réparation.

Responsable Développement solution DED au sein de la Direction Recherche et Technologie d’AddUp

Thomas Elcrin est ingénieur en génie mécanique spécialisé dans la mise en œuvre des procédés de DED. Après l’obtention d’un diplôme d’ingénieur à l’ESTIA Bidart et d’un Master de Génie Mécanique à l’Université Polytechnique de Madrid, il rejoint la société BeAM pour se former à la mise en œuvre des technologies de DED, puis l’ESTIA pour participer au lancement de la plateforme de recherche Addimadour dédiée au développement de procédés de FA métallique grandes dimensions. Après 5 ans à piloter des projets de fabrication de pièces en DED pour divers secteurs (aéronautique, outillage, énergie…), il rejoint la société AddUp en Octobre 2021 pour y prendre en charge les développements associés à ce type de technologies.

Souvent référencée sous d’autres noms tels que LENS (Laser Engineered Net Shaping), Direct Metal Deposition  (DMD), Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM), CLAD (Construction Laser Additive Directe) en fonction de l’application ou de la méthode, l’impression 3D par dépôt de matière sous énergie concentrée ou DED en anglais (Directed Energy Deposition) est un processus d’impression 3D complexe qui regroupe un ensemble de technologies variées, généralement utilisé pour réparer ou ajouter des matériaux supplémentaires aux composants existants.

Conçues durablement pour l’industrialisation des applications de fabrication additive métal, les solutions DED sont véritablement un ingrédient décisif de l’usine du futur .

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