Une usine modulaire et mobile dédiée à l'impression 3D métal s'installe à Nanterre
Le Campus d’enseignement supérieur et de formation professionnelle de Nanterre a inauguré le 28 novembre une usine modulaire et mobile dédiée à la fabrication additive métal. Reposant sur un concept développé par la société Addup, elle intègre de nombreuses normes de sécurité pour empêcher les risques d'explosions et protéger la santé des opérateurs.
Placés sur une dalle de béton à l’extérieur du Campus d’enseignement supérieur et de formation professionnelle (Cesi) de Nanterre, dans les Hauts-de-Seine, six conteneurs blancs immaculés se démarquent des bâtiments environnants, formant un rectangle de 150 mètres carrés. A l'intérieur se trouve une véritable unité de production consacrée à la fabrication additive métal.
Son atout ? Une modularité qui permet de transporter cette petite usine directement sur les lieux de production, et une protection renforcée des opérateurs devant manipuler des poudres métalliques.
Inaugurée le 28 novembre, en présence d’industriels partenaires du campus, cette innovation est partie d’un constat fait par l’organisme de formation : « Dans le cadre de la formation de nos ingénieurs pour l’industrie du futur, nous souhaitions intégrer un cursus en fabrication additive métal selon la technologie de fusion sur lit de poudre», explique David Failly, directeur du Cesi Ile-de-France/Centre, « Or, ce procédé n’est pas sans risque : l’utilisation d’une poudre métallique de 2 ou 3 microns peut générer une atmosphère explosive et hautement nocive pour les opérateurs dans la zone de production ». Hors de question, donc, d’intégrer une imprimante industrielle dans ces locaux d'enseignements, pourtant flambant neufs.
Limiter la contamination liée au poudre
« Ils nous fallait trouver un moyen pour placer l’unité de production à l’extérieur », explique Thibaut Morin, responsable du Fablab qui a chapeauté le projet depuis l'origine. « Pour cela, nous nous sommes rapprochés de la société AddUp, qui est très avancée dans le domaine des installations modulaires pour l’impression 3D métal ».
Cette coentreprise entre Fives et Michelin a en effet breveté, il y a quelques années, son système Flexcare. Cette solution propose une unité de production sur le modèle d’un container. Elle embarque une imprimante 3D FormUp 350 fonctionnant selon le procédé SLM de frittage laser direct de poudre métallique. Sa conception fermée permet de protéger le reste du bâtiment de la contamination liée aux poudres.
« Le dispositif Flexcare d'AddUp, était une avancée très intéressante, mais il a ses limites », pointe David Failly. « Il doit être placé à l’intérieur d’un bâtiment, car certains équipements doivent se positionner à l’extérieur de la cellule de production. »
Améliorer le concept Flexcare d'AddUp
Les équipes du campus Cesi de Nanterre et du Centre de formation d’ingénieurs par l’Apprentissage (Cefipa) ont donc planché sur des améliorations au concept de base d’AddUp. Les organismes se sont rapprochés de la société Capsa, spécialisée dans la transformation de containers maritimes, pour étendre le nombre de modules de l’installation et les adapter à une utilisation à l’extérieur. « Nous travaillions déjà avec Capsa sur un démonstrateur d’un bâtiment du futur, économe en énergie et connecté », souligne David Failly.
Deux ans d’études et de réalisation ont permis de concevoir ce concept de station de production transportable, qui a été fabriquée à Lyon (Rhône), dans les locaux de Capsa, avant d’être remonté et testé à Nanterre. « Pour nous assurer de la qualité de la production, et du concept d'usine mobile, nous avons produit une pièce à Lyon, et une autre à l'arrivée des containers à Nanterre », témoigne Thibaut Morin.
Un concept adapté à tout mode de transport
Autour de l’unité Flexcare qui constitue donc la base de l’usine modulaire, cinq autres modules ont été rajoutés pour agrandir l’espace de travail et ainsi accueillir des équipements nouveaux. Le container de production, le plus lourd, pèse 14 tonnes et chaque unité dispose d'une taille standard pour pouvoir être facilement transportables par voies routière, maritime ou ferroviaire, en évitant la mise en place d’un convoi exceptionnel.
En franchissant le seuil de cette usine modulaire, l’utilisateur trouvera sur sa droite les principaux locaux techniques : le stockage de la poudre sous la forme de barils hermétiques, ainsi qu'un vestiaire pour revêtir la combinaison de protection indispensable au travail près de la machine. « La partie qui accueille l’imprimante a fait l’objet d’une attention particulière », précise Thibaut Morin.
« Elle répond à la norme Atex 22 (zone explosive en cas d’accident de courte durée, ndlr). Les équipements électriques ont été certifiés pour fonctionner en atmosphère explosive. Par ailleurs, la zone de production est placée en atmosphère contrôlée, dans un environnement de type "salle blanche". » Des gradients de pression inversés empêchent qu’un nuage de particules métalliques ne se répande dans l’ensemble de l’installation. La température et l’humidité sont également sous surveillance
Une fois la pièce produite, celle-ci est placée, depuis la zone de production, dans une laveuse adjacente. Un second opérateur, situé dans le couloir principal, manipule l'équipement et débarrasse l’objet de la poudre résiduelle. Il le récupère ensuite via une trappe placée sur le côté de la laveuse. Cette usine autonome dispose également d’un espace pour le post-traitement des pièces, notamment pour les séparer du plateau d’impression. « A cette étape, les risques sont quasi inexistants pour l’opérateur, et la mise en place de bonnes pratiques suffit à le protéger », certifie David Failly.
David Failly, directeur du Cesi Ile-de-France présente le fonctionnement de la laveuse pour les pièces en sortie de production
Début de la commercialisation
Outre la formation, le campus a choisi d'ouvrir sa plateforme de fabrication additive métallique aux entreprises désireuses d’accéder rapidement à cette technologie. Le Cesi et AddUp démarrent également la commercialisation de cette usine modulaire. « Des secteurs de pointe sont intéressés par cette technologie flexible, comme l’exploration pétrolière, qui pourrait facilement installer ces unités de production sur des plateformes pétrolières », appuie Jean-Daniel Penot, responsable de la fabrication additive au Cesi.
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