Formation : Fabrication additive, impression 3D – Nouveaux enjeux technologiques et perspectives industrielles
Le développement des procédés de fabrication additive, d’impression 3D permet aujourd’hui d’envisager la fabrication de pièces de structure en matériaux avancés, de formes non-réalisables par les procédés plus traditionnels. Jusqu’alors dédiés à la fabrication de pièces prototypes, les procédés additifs vont prendre une part croissante dans la production de pièces mécaniques de structure : en substitution de pièces jusqu’alors réalisées par d’autres technologies, sur la base d’études technico-économiques, en élargissant le champ des possibles pour les bureaux d’études par des formes et des propriétés qui ne peuvent être obtenues par les techniques de fabrication habituelles, dès lors que les propriétés des matériaux transformés sont connues et introduites dans les outils de conception/calcul des structures.
La conception ne peut dès lors être limitée à l’établissement de paramètres de fabrication mais doit embrasser le cycle de vie des pièces en évaluant les durées de vie et les risques de ruine pour sollicitations réalistes : l’emploi de la fabrication additive nécessite d’associer compétences et moyens dans les domaines de l’élaboration, de la métallurgie, de la mécanique et de la simulation numérique.
Cette formation vous permettra de faire un point complet sur les nouveaux enjeux industriels liés à la fabrication additive et les perspectives offertes par l’impression 3D pour les bureaux d’étude à 5/10 ans.
Objectifs
- Comprendre le concept de fabrication additive pour les matériaux métalliques
- Appréhender les principes et contraintes de ce mode de fabrication
- Maîtriser les principes de fabrication des pièces de structures métalliques et polymères
- Organiser le procédé de fabrication dès la conception des pièces
- Identifier les enjeux technico-économiques de la fabrication additive
- Connaître des illustrations industrielles et retours d’expérience d’impression 3D
Pour qui ?
- Ingénieur de bureau d’études ayant à effectuer la conception de pièces élaborées par procédé additif.
- Ingénieur de bureau d’études ayant à effectuer la conception de pièces élaborées par procédé additif
- Chercheur
- Décideur technique
- Chef de projet
Le programme
Le contexte de la fabrication additive
Les principales technologies (SLM/SLS, DMD, Fil) et leurs grandeurs caractéristiques – AIRBUS GROUP
- Différencier les procédés par voie poudre et ceux par voie fil, distinguer les modes de consolidation
- Décrire les principes de fonctionnement et identifier les grandeurs caractéristiques associées : granulométrie des poudres, les caractéristiques de mise en couche ou des buses, ….
Le protocole paramétrique et les temps de fabrication – AIRBUS GROUP
- Différencier les étapes de la fabrication et identifier les paramètres de fabrication
- Définir l’influence des paramètres sur les temps de fabrication,
- Identifier l’impact de ces paramètres sur la qualité de la fabrication.
Sélectionner les poudres et alliages comme matériaux de base
- Les moyens d’élaboration : atomisation, électrode tournante, broyage
- La métallurgie des poudres
- Les défauts d’élaboration des poudres
- Distribution granulométrique et morphologie des poudres
- Rhéologie des poudres et propriétés des lits de poudres
- Recyclabilité et stockage
Les microstructures et défauts de fabrication : propriétés mécaniques
Appréhender les microstructures générées par la fabrication additive : base Aluminium, Titane, Nickel
- Les paramètres du 1er ordre : notion de cartographie « procédé »
- Les cartographies de solidification G-Vs (étude de cas : l’alliage Ti-6Al-4V)
- Les diagrammes TRC : prédiction de la nature des phases (étude de cas : l’alliage Ti-6Al-4V)
- L’histoire thermique en projection et fusion laser : les transformations de phases cycliques et le régime thermique stable (température de recuit induite)
- Les indices métallurgiques
- La stratégie de balayage et les défauts de construction
Comprendre les propriétés mécaniques induites
- Anisotropie de comportement quasi-statique
- Comportement en fatigue
Améliorer par post-traitement les propriétés mécaniques
- Diagramme TTT
- Traitements d’homogénéisation
- Traitements de détentionnement
- Traitements de cicatrisation de la porosité résiduelle (CIC)
Modéliser le procédé de fabrication additive : les derniers développements
- Concevoir une géométrie : optimisation de forme et optimisation topologique
- Générer le slicing et optimiser les trajectoires
- Modéliser à plusieurs échelles :
- le lit de poudre (SLM/SLS) et le faisceau poudre (DMD)
- le bain liquide et les mouvements fluides
- le cordon et sa morphologie
- la pièce
Prédire les contraintes résiduelles : calculs multiphysiques
- La stratégie de modélisation par activation d’éléments
- Le triangle d’interactions : couplage thermique/métallurgique/mécanique
- modèle thermique
- modèle métallurgique
- modèle mécanique
Appréhender l’environnement technico-économique
- Etude de cas Dassault Aviation : Analyse technico-économique d’un procédé de fabrication additive / procédés conventionnels
- Analyse du cycle de vie et bilan carbone
- Normalisation : panorama et perspectives (France, Europe, Etats-Unis)
- Procédure de qualification
Instantané du marché et des acteurs de la fabrication additive, impression 3D
Conclusion, bilan et tour de table
