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Ils veulent faire parler les poudres

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Des entreprises et des laboratoires, des écoles d’ingénieurs et des centres techniques additionnent leurs forces pour propulser la fabrication additive dans la région.

Ils veulent faire parler les poudres
Détail de fabrication d’une pièce métallique par impression 3D.

C’est un premier résultat significatif. Les équipes de R?&?D de Prodways, filiale du groupe Gorgé, et du Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Liten), laboratoire de CEA Tech, ont mis au point un procédé d’impression 3D métal pour produire des pièces en titane. «?Nous avons développé une formulation de pâte métallique qui permet de fabriquer des pièces à partir de stéréolithographie?», indique Emmanuelle Rouvière, chef de service efficacité de la matière et récupération de l’énergie au département des technologies des nanomatériaux du laboratoire grenoblois.

«?Cette nouvelle technologie, si elle devait être déclinée à une échelle de production de série, présente des avantages substantiels par rapport aux procédés actuels les plus performants?», soulignent les chercheurs. Des avancées en termes de temps d’opération, de coût de production, d’efficacité énergétique, d’hygiène et de sécurité. Cinq fois plus rapide et d’un très haut niveau de précision, ce procédé peut être mis en œuvre avec tout type de matériau, y compris le titane, l’inconel, le cobalt-chrome et ne produit pas de particules en suspens pour les poudres très fines.

Une centaine de chercheurs et de techniciens mobilisés

Ces premiers résultats encourageants ont incité les deux protagonistes à renouveler pour une durée de cinq ans le partenariat de R?&?D conclu en octobre 2014. Leur ambition commune est d’«?améliorer les performances des matériaux actuellement utilisés dans la fabrication additive?» et de concevoir des «?solutions innovantes en s’appuyant sur des systèmes multimatériaux et sur la nanostructuration?». Ce partenariat relève d’une démarche de fertilisation croisée à partir des technologies développées par CEA Tech, notamment dans les procédés, la sécurité des poudres et le post-traitement des pièces, et de «?l’expertise et des compétences de ­Prodways dans les technologies de photopolymérisation dans le domaine de la céramique technique et des ­métaux dédiés aux applications industrielles et ­biomédicales?».

Le Liten s’oriente sur la fabrication additive depuis 2004. Le laboratoire grenoblois travaille sur l’optimisation de matériaux comme l’aluminium, le titane, l’Inox, avec des applications dans le domaine de l’énergie pour des pièces d’échangeurs thermiques et de piles à combustible, par exemple, ainsi que dans l’aéronautique, le médical et l’automobile. «?Cela nécessite de retravailler sur la poudre elle-même, sur la composition morphologique, la granulo­métrie?», explique Emmanuelle Rouvière. Une centaine de ­chercheurs et de techniciens peuvent être mobilisés sur ces travaux, en liaison avec des plates-formes technologiques comme Poudr’Innov, focalisée à l’origine sur le moulage par injection, et Nano-Sécurité, dévolue aux risques liés à l’utilisation de poudres de ­différentes granulométries.

Le CEA vient d’intégrer la communauté Rhône-Alpes fabrication additive métallique (Rafam), un réseau régional élargi à l’Auvergne et piloté par le pôle de compétitivité ViaMéca. Créé il y a quatre ans, le Rafam couvre toute la chaîne de valeur des technologies de fabrication additive, avec la puissance de frappe de six laboratoires, de quatre écoles d’ingénieurs (Enise, École des mines de Saint-Étienne, Insa de Lyon, Grenoble INP), des centres techniques de la plasturgie et des matériaux composites (IPC) et de l’industrie mécanique (Cetim).

Les grands groupes, moteurs de l’innovation

«?Rafam réunit toutes les technologies et compétences liées à la fabrication additive, observe Franck Simon, chargé de la thématique des procédés avancés chez ViaMéca, de la conception et l’élaboration des poudres à la fabrication, de la caractérisation des propriétés aux stratégies de parachèvement, jusqu’aux logiciels d’optimisation. Ce qui permet ­d’accompagner les industriels intéressés par cette technologie.?» En particulier dans les implants dentaires et orthopédiques, la fabrication additive étant bien adaptée à la ­personnalisation de ces pièces. Autres domaines de ­prédilection de l’impression 3D?: l’aéronautique, l’automobile, l’outillage pour l’injection. Pour Franck Simon, des groupes comme Michelin, Aubert?&?Duval, Constellium, Thales et Zodiac ont de plus en plus un rôle moteur. Aubert?&?Duval s’est doté d’une tour d’atomisation à Issoire (Puy-de-Dôme). Constellium veut développer cette technologie dans les poudres d’aluminium.

Michelin, qui vient d’adhérer à la communauté Rafam, a créé une coentreprise avec Fives en avril 2016, Fives Michelin Additive Solutions. Au travers de la marque AddUp, la coentreprise propose des solutions globales en impression 3D métallique, de la conception de machines à la production de pièces en série et de prototypes, fondée sur la technologie de fusion sur lit de poudre métallique par laser. Fives apporte sa compétence, son expérience et sa capacité d’innovation en génie mécanique, automatisation et contrôle de processus industriels. Michelin s’affirme depuis plusieurs années dans la fabrication additive métallique pour produire à échelle industrielle des pièces de moules irréalisables avec les moyens de production habituels d’usinage et de soudure. Une technologie qui permet de développer et de commercialiser dans un délai très court des pneus poids lourds et tourisme. AddUp peut aussi accompagner la mise en place de solutions industrielles de fabrication métallique additive.

Pour ne pas rester à l’écart de ce mouvement, des PME s’organisent. Huit sous-traitants en fabrication additive ont constitué une sorte de «?mini-cluster?» à l’intérieur de ViaMéca pour partager leurs expériences autour des poudres et des problématiques d’hygiène et de sécurité. En ligne de mire, la fourniture de technologies innovantes aux industriels. 

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