Fabrication additive WAAM et usinage cinq axes se combinent dans l'inédite machine de Ginova
La plateforme technologique GINOVA s’est équipée, début février d’un centre d’usinage unique en France. Associant usinage et fabrication additive WAAM, il s’agit d’une approche inédite de procédé hybride additif-soustractif qui va être explorée par les chercheurs.
Combiner dans une même machine l’usinage cinq axes et la fabrication additive ? Chiche. La plateforme technologique GINOVA du pôle S.mart Grenoble Alpes, regroupant Grenoble INP-UGA, l’Université Grenoble-Alpe et l’Université Mont-Blanc, vient de se doter d’une machine unique en France associant un poste d’usinage et une tête de fabrication additive métal arc-fil (WAAM). « Notre objectif est de pouvoir faire de la fabrication hybride, additive-soustractive, souligne Alain di Donato, responsable technique de la plateforme GINOVA. Nous allons créer des préformes grâce à la fabrication additive WAAM et les usiner finement, aux endroits voulus, pour obtenir des pièces fonctionnelles sans être obligé de changer d’équipement ».
Un portique commun aux deux procédés
Les capacités de la machine sont impressionnantes : un dépôt de fil métallique fondu de l’ordre du millimètre et un usinage au centième de millimètre près. Cet équipement a été imaginé par les chercheurs de la plateforme GINOVA, en collaboration avec la société savoyarde Ratmo.
« Nous sommes partis d’une machine d’usinage existante pour y intégrer une capacité de fabrication additive, explique Alain di Donato. La torche WAAM est un simple outil que la broche peut saisir pour déposer de la matière. Cette tête d’impression est stockée dans une partie dédiée de la machine ». La broche est mise en mouvement grâce à un portique robotisé. Fabrication additive et usinage peuvent donc être réalisés selon les mêmes degrés de liberté : trois axes de translation et deux axes de rotations supplémentaires.
La torche arc-fil WAAM est un outil pouvant être manipulé par la broche du centre
L’équipement sera utilisé essentiellement pour des travaux de recherches et de pédagogie. Les chercheurs vont dans un premier temps travailler sur l’optimisation des trajectoires du portique. Des projets spécifiques, sur lesquels se sont greffés « plusieurs industriels », vont être conduits pour la production de pièces aéronautiques.
Travailler sur le jumeau numérique
A terme, un scanner laser 3D sera installé dans la machine en tant qu’outil supplémentaire. L’objectif est de pouvoir analyser rapidement la pièce en cours de production pour vérifier sa conformité. Un appel à projet sur ce volet est en cours et se terminera dans les prochains mois. Cet équipement permettra également au pôle GINOVA d’explorer le concept de jumeau numérique appliqué à la fabrication additive. Celui-ci servira à effectuer de l’optimisation topologique des pièces mais aussi à prédire la qualité finale de la pièce. « Un enjeu majeur », selon Alain di Donato.
Enfin, Alain di Donato espère pousser encore plus loin ce concept hybride : « Nous allons commencer à travailler sur l’impression laser-fil, une technique moins rapide mais plus précise que le WAAM, précise-t-il. Notre souhait est d’installer une tête laser-fil dans ce centre pour le compléter. Cela va nous permettre de varier les résolutions de fabrication. Le WAAM sera utilisé pour les préformes, le laser-fil pour les détails. » Un procédé 3-en-1 qui pourrait ouvrir la voie à des pièces aux géométries complexes et inédites.
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