La Fabrication additive laser avec apport de fil

La fabrication additive consiste à réaliser une pièce à partir de dépôts successifs d’une couche de matière. Trois procédés se distinguent :

• Fabrication additive laser sur lit de poudre (SLM) : la poudre métallique est contenue dans une cuve. Le système vient positionner la couche à faire fondre avec le faisceau laser de façon à tracer le contour. Cette technologie permet de réaliser de réaliser des pièces céramiques, métalliques ou polymère, à partir de la fusion de couches successives de poudre. Elle est principalement utilisée pour la conception de pièces de petites dimensions.
• Fabrication additive laser par projection de poudre (LMD) : technologie déjà utilisée pour la réparation de pièces aéronautiques ou l’ajout de fonctionnalités à des équipements tels que les forêts de plateformes pétrolières, la projection de poudre a été adaptée à la fabrication additive. Tandis qu’une buse projette de la poudre, un faisceau laser coaxial vient dessiner le contour de l’objet à l’aide d’un robot ou d’un système cartésien. Elle permet de réaliser des pièces de plus grand volume que la technologie SLM.
• Fabrication additive laser avec apport de fil (WLAM) : technologie proche du brasage laser, la fabrication additive laser avec apport de fil permet de concevoir des pièces en 3D grâce à un apport de fil fondu par un faisceau laser. Elle permet de réaliser des pièces de grandes dimensions avec un minimum de déformations thermiques.

La fabrication additive laser avec apport de fil permet de concevoir des objets ou des formes à partir d’un logiciel de dessin. L’objet est coupé en strates de façon à obtenir les couches les plus fines possibles. Les couches sont ensuite déposées successivement par le système de fabrication additive.  Un système comparable à l’impression 3D traditionnelle si ce n’est que la fabrication additive WLAM emploie du fil métallique fondu par laser au lieu de fil plastique fondu par buse. 

Comparé aux technologies SLM et LMD, la technologie WLAM présente de nombreux avantages. Elle est parfaitement adaptée pour concevoir des pièces de grandes dimensions et pourrait répondre à des cadences de production élevées. L’utilisation de fil permet de garantir un rendement matière de 100%

En outre, en optant pour la technologie WLAM, on écarte toute notion de dangerosité liée à la poudre. La fabrication additive laser avec apport de fil permet ainsi une réduction importante des coûts liés aux équipements de protection individuels et au suivi santé des opérateurs.

Si la fabrication additive Arc-fil WAAM est déjà utilisée pour la réalisation de structures métalliques 3D de grandes dimensions, son homologue laser est encore ce qu’on pourrait appeler une technologie inédite. Toutefois, elle ne présente pas les mêmes défauts : mauvais état de surface, géométrie approximative, déformations en raison d’un apport thermique excessif…

Le laser emploie des spots de 1 à 2 mm, produisant une chaleur beaucoup plus localisée. La technologie WLAM permet ainsi de construire des pièces qu’on ne pourrait pas construire avec la WAAM.

La fabrication additive laser avec apport de fil est une technologie prometteuse qui laisse envisager de nombreuses applications. Plusieurs programmes de recherche ont ainsi été lancés en France comme en Europe afin d’élargir le champ des possibilités offertes par la WLAM. Industrial Laser Systems en fait partie et travaille d’ores et déjà sur son amélioration avec l’aide d’un doctorant.

De nombreux tests sont actuellement menés en interne pour améliorer les caractéristiques métallurgique des dépôts, réduire les problèmes de répétabilité et, à terme, être en mesure de proposer une machine industrielle 100% fonctionnelle. Différents échantillons sont ainsi fabriqués dans le but de valider les caractéristiques et fonctionnalités des pièces conçues, rendre la surface des pièces plus dure, les protéger contre l’oxydation ou encore intégrer des fonctionnalités supplémentaires « en volume » sur une pièce déjà existante.

Les essais mécaniques, chimiques et physiques menés par Industrial Laser Systems ont pour but de valider qu’avec la fabrication additive laser avec apport de fil, on retrouve bien les mêmes caractéristiques que le matériau de base, comme si la pièce avait été fabriquée dans la matière brute, l’objectif final étant d’obtenir une pièce aussi robuste que si celle-ci avait été usinée dans la masse. Cette ouverture des horizons constitue une alternative intéressante à la fonderie, aussi bien en termes de coûts que de fonctionnalités.

En validant les comportements métallurgiques des métaux à très forte valeur ajoutée, actuellement employés dans les domaines de l’aéronautique et de l’aérospatiale, le véritable challenge serait ici de pouvoir les utiliser en fabrication additive laser avec apport de fil, tout en conservant leurs propriétés intactes.

Le contrôle en temps réels des éventuels défauts sur les parois permet une meilleure maîtrise du comportement de base de la construction des couches, en fonction d’une matière donnée pour, à terme, être en mesure de bâtir une base de données comportementale contrôlée par l’intelligence artificielle.

Etre capable sur ce type de procédé de proposer une solution industrielle complète. Tel est le défi que s’est lancé Industrial Laser Systems !

Experte dans le domaine de la fabrication additive laser avec apport de fil, Industrial Laser System conçoit des machines sur mesure afin de répondre à tout type de besoin. Deux solutions sont proposées : adapter une machine standard au besoin spécifique ou concevoir des machines entièrement sur mesure.

Dans les deux cas, Industrial Laser Systems propose une solution complète autour du besoin du client. Tout est personnalisable, y compris la partie logicielle. Le client acquiert ainsi un procédé complet, dans sa globalité.