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FORMNEXT 2018 : La fabrication additive métallique à la croisée

27/03/2019
Après avoir été considérée comme une révolution technologique capable de bouleverser les ateliers mécaniques, cette démarche pleine de promesses devra faire sa mue pour s’adapter aux contraintes industrielles et devenir une véritable solution de production.


Présent pour la première fois à Formnext, le constructeur australien Spee3D utilise un procédé original pour fabriquer en quelques minutes des pièces en cuivre ou en aluminium (Source : MS)


Les obstacles qui restent à affranchir sont nombreux, ce qui au final, se répercute sur le prix prohibitif de pièces. Alors, les constructeurs cherchent toujours la solution miracle pour résoudre ces problèmes qui s’apparentent à la quadrature du cercle. Ce qui explique l’absence de vraies innovations à Formnext 2018 : les constructeurs dignes de ce nom n’ont présenté que des évolutions de leurs équipements, qui dans certains cas comme celui de SLM Solutions avec sa machine SLM 800 sont passés du stade de prototype à celui de solution commercialisable. Mais seulement à la fin 2019. Ou de Concept Laser, filiale de GE Additive, dont la solution robotisée Laser M Line Factory qui a fait couler beaucoup d’encre il y a trois ans à Formnext ne sera disponible que fin 2019 également. Son concept compatible avec Industrie 4.0 est le premier système modulaire capable de fonctionner automatiquement et sans surveillance avec, comme l’annonce GE Additive, des logiciels et des matériaux adaptés. « En fait, il ne faut rater le train de l’industrialisation de la fabrication additive, sous peine de disparaitre dans les prochaines années de ce marché », explique Stéphane Abed, créateur et président de la société de service Poly-Shape, une des plus cotées en Europe. « Une démarché complexe qui demande des compétences et des moyens multiples pour devenir une vraie solution industrielle. » Conclusion : il faut avoir les reins solides pour atteindre cet objectif et trouver un modèle économique viable. Plusieurs groupes spécialisés qui proposent des solutions capables de répondre à tous les besoins sont en plein développement et c’est la principale constatation du salon allemand. GE Additive a racheté deux constructeurs (Arcam qui présentait à Formnext une nouvelle machine EBM plus grande, et Concept Laser) qui proposent des procédés différents, mais aussi un fournisseur de poudres et dispose de plusieurs solutions logicielles adaptées. Le groupe américain annoncait à Formnext 2018 un projet mené en collaboration avec Autodesk, PTC, Siemens PLM, Vera Security et Dassault Systemes pour la mise au point d’une suite logicielle sur tablette destinée à fiabiliser la préparation de la fabrication d’une pièce.



Même modèle de développement pour AddUp qui a repris BeAM, une spin-off de l’Irepa Laser spécialisée dans la construction de centres d’usinage de rechargement et de construction additive pour les applications de réparation des pièces à forte valeur ajoutée et de fonctionnalisation des pièces existantes. La filiale 50/50 de Michelin et Fives a pris également une participation majoritaire dans Poly-Shape. « Nos compétences sont complémentaires et chacun profitera du savoir-faire de l’autre », souligne Stéphane Abed. « Il ne faut pas oublier que Michelin est un des rares industriels sinon le seul à utiliser les moyens de fabrication additive pour produire un million d’empreintes pour ses moules pneumatiques chaque année. Et que nous possédons une expérience de plus de onze ans dans la fabrication additive, un savoir-faire multiple acquis grâce à nos équipements différents dans la fabrication mais aussi dans le post-traitement. » AddUp multiplie également les partenariats, comme celui avec ESI Group pour la mise au point d’un logiciel de simulation, le Distortion Simulation AddOn qui s’ajoute à la palette de fonctionnalités du logiciel AddUp Manager. Dédié à la définition et au suivi de production de pièces pour la fabrication additive, la simulation basée sur la physique des matériaux permet de comprendre en profondeur le procédé et le comportement des matériaux. « Jusqu’à présent, la validation de pièces ne se faisait qu’une fois la fabrication achevée », constate Vincent Ferreiro, Pdg d’AddUp. « L’outil de simulation, trop souvent réservée à des utilisateurs experts, impliquait des allers-retours entre différents métiers et créait une discontinuité dans l’ensemble de la chaîne numérique. En intégrant la simulation au cœur de la préparation à la fabrication additive, Distortion Simulation AddOn rend fluide le processus de conception-fabrication. L’interface utilisateur d’AddUp Manager, intuitive et robuste, constitue un environnement de travail idéal pour la définition des paramètres de simulation par des collaborateurs non experts dans ce domaine. »

rapid additive forging prodways
Pièces réalisées avec le procédé Rapid Additive Forging de Prodways qui met en œuvre un robot équipé d’une tête déposant du métal en fusion dans une atmosphère de gaz inerte (Source : MS)


Petite parenthèse pour souligner que d’autres spécialistes présentaient de nouvelles versions de leurs logiciels de simulation pour la fabrication additive, comme Siemens, Materialise, Simufact ou MachineWorks. Les logiciels pour les phases de post-traitement font eux aussi leur apparition, comme le démontrait à Formnext 2018 l’éditeur spécialisé Link3D dont la platforme Post Processing Management assiste les utilisateurs dans ces opérations.

Un autre groupe qui embrasse la même stratégie, le français Prodways, dispose d’une offre qui s’enrichit continuellement. Ce dernier compte ainsi dans son giron la société de services Initial, le spécialiste de logiciels de conception AvenAO, des sociétés qui fournissent des poudres… La filiale du groupe Gorgé privilégie les solutions verticales pour différents domaines industriels, comme le médical. Elle propose également une machine de fabrication additive métallique développée en collaboration avec une autre filiale de ce dernier, COMMERCY Robotique. La technologie Rapid Additive Forging met en œuvre un robot équipé d’une tête déposant du métal en fusion dans une atmosphère de gaz inerte. Le métal est déposé couche après couche et permet d’obtenir une pièce de grandes dimensions en seulement quelques heures. Ce procédé permet de fabriquer rapidement des ébauches de pièces en titane proches de la géométrie de la pièce finale qui subissent ensuite un usinage de finition. Il permet, en outre, de diminuer significativement la proportion de matière perdue sous forme de copeaux qui peut représenter jusqu’à 95% du bloc de métal initial avec les procédés d’usinage classiques.



Plusieurs constructeurs essayent de répondre aux désideratas des utilisateurs, surtout des PME, en faisant appel à des procédés classiques comme le MIM (moulage par injection métallique). C’est le cas de Desktop Metal ou Markforged, dont les procédés si séduisants sur le papier attendent encore la validation du marché. Ou encore de la société française Alliance qui s’est alliée avec le constructeur de machines de fabrication additive Pollen AM pour réduire les coûts et accélérer le cycle de fabrication. Après des années consacrées qu’au développement de machines plastiques, Stratasys a provoqué la surprise en annonçant au salon de cette année un procédé métallique original sans le montrer physiquement. Baptisé Layered Powder Metallurgy, il est basé sur un processus qui compte trois étapes et combine le compactage de poudres métalliques avec la technologie maison d’impression 3D PolyJet. « Les premiers betatests de ce système qui a nécessité deux ans de recherches et développements auront lieu en 2019 », précise Eric Bredin, VP Marketing EMEA de Stratasys. « Selon nos estimation il permettra une réduction sensible des coûts grâce, entre autres, à l’utilisation des poudres standards. »



D’autres constructeurs de machines de production métallique annoncent des améliorations de leurs équipements. La machine TruPrint 5000 de TRUMPF SAS dispose maintenant d’un système de préchauffage à 500 °C et le constructeur allemand propose un nouveau laser vert qui étend le champ des applications possibles.



3D Systems quant à lui montrait de nouvelles machines de fabrication métallique qui assurent un vide poussé, ce qui garantit un pourcentage d’oxygène très bas. « Nous privilégions les solutions qui baissent le coût de la pièce grâce par exemple, à un changement rapide de la poudre », explique Pascal Rizzon, VP Sales EMEA de 3D Systems. Dévoilée à Formnext, la solution DMP Factory 500 (volume de fabrication 500 x 500 x 500 mm) met en œuvre le même système que la solution robotisée Laser M Line Factory de Concept Laser. Elle comprend des modules spécifiques dont le nombre est choisi en fonction de l’application, chacun étant intégré à un module d’impression amovible scellé sous vide. Ce qui assure un flux de production continu avec un recyclage automatique de la poudre non utilisés. Avec un grand volume de fabrication (500 x 500 x 500 mm) et un débit élevé rendu possible par plusieurs lasers, la solution DMP Factory 500 offre une productivité élevée dans la fabrication additive métallique. Associée à sa conception modulaire, la production évolutive est simple grâce à l’installation d’imprimantes métal supplémentaires et de modules de poudre. Une production pilotée d’un bout à l’autre par le logiciel 3DXpert mis au point par Cimatron racheté en 2015 par le pionnier de la fabrication additive.



EOS France annonce une extension de sa gamme de machines de fusion laser avec la M 300-4, dévoilée à l’IMTS de Chicago. Un équipement configurable, sûr et automatisé qui est le premier d’une future plateforme modulaire de fabrication additive. L’utilisateur pourra choisir en fonction de ses besoins différentes configurations : avec un, deux ou quatre lasers, de puissance différente (400 ou 1 000 W), avec focalisation fixe ou variable, manipulation des pièces automatique ou manuelle, systèmes de fixation divers… « Ce système offre une productivité jusqu’à dix fois supérieure tout en permettant de fabriquer des pièces de qualité industrielle », précise André Surel, responsable des applications industrielles chez EOS. La plate-forme peut être configurée avec la suite logicielle EOSTATE qui assure le suivi en temps réel du processus de fabrication additive. Elle comporte quatre modules de surveillance (System and Laser, PowderBed, MeltPool et Exposure OT), qui permettent aux utilisateurs de collecter des données liées à la production et à la qualité. « L’exécution de ces fonctions d’assurance qualité lors du processus de conception est importante, en particulier dans la fabrication en grande série, où une excellente qualité reproductible des pièces est impérative », souligne le spécialiste d’EOS.

hybride usinage fabrication additive
Pièces fabriquées avec la machine hybride OPM250L de Sodick (Source : MS)


Les constructeurs de machines hybrides, Matsuura, Sodick, DMG Mori…, étaient eux aussi présents avec ces solutions destinées à des applications bien ciblées. DMG Mori annonçait au salon une prise de participation de 30 % dans le capital de la société indienne Intech DMLS. La raison ? La solution Optomet de cette dernière qui assure la fabrication additive d’une pièce bonne du premier coup en calculant les paramètres idoines. Ses atouts : simplification de la programmation, amélioration de la qualité de surface, reproductibilité des propriétés du matériau... La solution d’Intech était proposée avec la nouvelle machine de DMG Mori, la Lasertec 12 SLM qui dispose d’une focalisation laser très précise (diamètre de 35 µm) adaptée à la fabrication additive des pièces à parois fines. Les couches sont construites avec précision grâce à l’intégration d’un système de mesure dont la résolution est de 1 µm.

De nombreux développements ont été annoncés au salon de Francfort dans le domaine si crucial de poudres métalliques. Plusieurs fournisseurs annoncent ainsi de nouveaux alliages d’aluminium plus adaptées à la fabrication additive. C’est le cas de GE Additive dont la filiale spécialisée AP&C commercialisera en 2019 l’alliage d’aluminium F357 produit grâce à un procédé avancé d’atomisation plasma. Une poudre très recherchée surtout par les industries aéronautiques et automobiles, qui présente la même porosité basse et haute fluidité que celles de titane de haute pureté fournies par AP&C. Elle sera produite dans sa nouvelle usine inaugurée l’année dernière à Saint-Eustache au Québec qui aura une capacité de production de plus de 1 000 tonnes par an. Plusieurs sociétés françaises démontraient à Formnext leur savoir-faire dans ce domaine. Poudres Hermillon fabrique des poudres d’aluminium atomisées de haute qualité (de 10 à 70 µm), tandis qu’Aubert & Duval participe au projet MetaFensch avec Safran et dispose d’une nouvelle usine pour la fabrication de poudres de titane…
Mirel SCHERER
Mirel SCHERER
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