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S.mart Grenoble Alpes
Le réseau national S.mart
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S.mart Grenoble Alpes
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Publié le 21 septembre 2020
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Communiqué du 24 septembre 2020 au 31 décembre 2022

Le pôle S-mart Grenoble Alpes dispose depuis juillet dernier de trois technologies de fabrication additive métal : EBM, WAAM et FDM-MIM. Son avance technologique doit être confortée prochainement par l'acquisition d'un équipement Laser Fil monté sur Centre d'Usinage 5 axes.

Pieces obtenues en fab additive métal.

Pieces obtenues en fab additive métal.

Les laboratoires G-SCOP et SIMAP sont engagés depuis une dizaine d’années dans des recherches en fabrication additive métallique. Ces laboratoires ont fait le choix de mutualiser leurs équipements en bénéficiant des savoirs faire technique et administratif du pole S-mart Grenoble Alpes (anciennement AIP Primeca Dauphiné Savoie). Cette collaboration tripartite a permis en 2012 l’installation de la première machine EBM[1] en milieu universitaire et s’est poursuivie jusqu’à aujourd’hui avec la mise en œuvre de deux autres technologies de fab additive (WAAM et FDM MIM). Un ingénieur du pôle (CDD IR 3 ans du Carnot Energie du futur) est entièrement dédié à cette activité.

Les laboratoires G-SCOP et SIMAP sont membres du réseau Initiative3D (Auvergne Rhône-Alpes) initié par le pôle de compétitivité VIAMECA (aujourd'hui CIMES) regroupant les principaux acteurs institutionnels de la région travaillant dans le domaine de la fabrication additive métallique. Cet équipement sera utilisé dans le cadre des projets BeShape (ANR) et Hydrolike (fondation Grenoble INP) et des contrats industriels (DPRI, Ugitech, Vallourec, ...). Les partenaires disposent aujourd’hui de trois technologies EBM (Electron Beam Melting Powder Bed), FDM MIM (Metal Injection Moulding) et WAAM (Wire Arc additive manufacturing Direct Energy Deposition) ainsi que de moyens de caractérisation (Matériaux et Mécanique) et de simulation numérique.

Tandis que l’EBM permet de construire une pièce par fusion sélective couche par couche sur un lit de poudres métalliques grâce à un faisceau d'électrons, le WAAM consiste à fondre un filament métallique un peu comme en soudure, et à déposer la matière par couches successives. La FDM-MIM like est quant à elle une combinaison de deux techniques : elle fonctionne sur le même principe que le dépôt de matière fondue (FDM), la technique d’impression 3D classique de plastique largement utilisé sur la plate-forme, qui consiste à fondre un fil puis à déposer la matière par impression 3D. A la différence que dans ce cas, le fil est constitué à 40 % d’une cire et à 60 % de métal. Après impression 3D par extrusion, la pièce obtenue est placée dans un bain chimique consistant à dissoudre la cire à haute température, la pièce métallique qui reste est consolidée par frittage dans un four.

L’objectif de ces recherches est une meilleure maitrise de la fabrication additive (qualité géométrique et matériaux, conception et chaine numérique adhoc) afin de favoriser son implantation dans l’industrie. En effet la fabrication additive est une technologie importante pour l’industrie du futur via les libertés qu’elle autorise et qui doivent être transformées en valeur par une conception adéquate mais aussi par les avantages environnementaux et logistiques qu’elle implique. Jusqu’à présent les compétences grenobloises se sont focalisées sur nos 3 technologies. Concernant la demande portée dans ce projet, il est nécessaire de confronter nos approches à de nouvelles technologies additives métalliques et de renforcer nos moyens de mesure pour une compréhension plus fine et au plus près du procédé en action. Les moyens envisagés ci-après ont pour objet de répondre à ces objectifs.

Le taux d'utilisation des équipements existants (robot et tête de soudure CMT) est proche de 80%. Au vu du nombre de thèses en cours sur les sujets fabrication additive fil (3 en cours) et les projets actuels et futurs, l’utilisation de l'équipement sera proche des 80% rapidement.

Le laboratoire G-SCOP et le pôle S-mart Grenoble Alpes ont financé un banc expérimental 5 axes à CN ouverte sur lequel sera installée la tête Laser fil. Cet équipement sera utilisé par les laboratoires partenaires du Pôle dans le cadre de leurs développements en fabrication additive et en particulier dans le cadre des projets BeShape (ANR), Hydrolike (fondation Grenoble INP) et UGITECH (contrat industriel). Il sera aussi potentiellement utilisé dans de futurs projets ANR en fonction des résultats 2020.

Description de l'équipement

L'équipement qui sera installé sur la plateforme GINOVA est un dispositif de fabrication additive laser fil, une 4ème technologie venant compléter les technologies de fab additive métal déjà disponibles. Ce dispositif viendra se monter sur une machine hybride additive soustractive, dont le financement est acquis, et dont le marché est en cours de publication par le Pôle S-Mart Grenoble Alpes. Cette machine hybride est équipée d'une tête d'usinage et d'un dispositif de fabrication additive de type fil - arc (Wire Arc Additive Manufacturing). La technologie additive laser fil est complémentaire de la technologie fil - arc. Elle est moins rapide, mais permet des dépôts plus fins et plus précis. Cet équipement comportera donc une double hybridation, une première hybridation additive / soustractive et une deuxième entre 2 technologies additives de caractéristiques différentes. Cette double hybridation fera l'objet des recherches menées en vue de répondre au mieux aux enjeux de fabrication hybride de l’Industrie du Futur.

 

[1] Electron Beam Melting (Powder Bed)


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mise à jour le 12 novembre 2020

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Michel TOLLENAERE
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