#Startup3D : Manufacturing Technology Project transforme l’impression 3D métal en un processus prédictif

Manufacturing Technology Project (MTP) est une jeune pousse américaine qui se consacre au développement d’outils d’ingénierie. Ces derniers combinent intelligence artificielle, simulation multiphysique ou encore jumeaux numérique afin de faciliter l’optimisation des processus de fabrication, la modélisation prédictive et offrir à terme, un contrôle autonome de la production. Son premier produit phare s’appelle AdditiveM et, comme son nom le suggère, est dédié à la fabrication additive métal. Il s’agit d’une plateforme de simulation qui permet, entre autres, d’améliorer les performances des procédés d’impression 3D. Nous avons rencontré Hamed Hosseinzadeh, President & Tech Strategist, afin d’en savoir plus sur les projets de cette startup pleine d’ambitions !

3DN : Pouvez-vous vous présenter ? Comment avez-vous découvert l’impression 3D ?

Je suis ingénieur en mécanique et matériaux computationnels, et président et stratège technique de Manufacturing Technology Project (MTP). J’ai une formation en modélisation physique, en simulation multiphysique et en ingénierie assistée par IA, avec un accent particulier sur la fabrication avancée et le traitement des matériaux.

J’ai découvert la fabrication additive métallique lors de mes recherches universitaires, alors que je travaillais sur des simulations couplées thermiques, mécaniques et microstructurales. Ce qui m’a immédiatement fasciné, c’est que la fabrication additive n’est pas seulement une méthode de fabrication, mais un système physique entièrement couplé dans lequel le transfert de chaleur, l’écoulement des fluides, la transformation de phase, les contraintes résiduelles, l’évolution de la microstructure et les performances structurelles sont étroitement liés. Parallèlement, j’ai constaté qu’une grande partie de l’industrie reposait encore largement sur des essais et des ajustements empiriques, ce qui est coûteux, long et risqué pour les applications où la qualification est essentielle.

3DN : Qu’est-ce que Manufacturing Technology Project ? Pourquoi avez-vous créé cette entreprise ?

Manufacturing Technology Project (MTP) est une entreprise de haute technologie qui se consacre à la mise en place d’une infrastructure informatique et d’intelligence artificielle pour la fabrication numérique de nouvelle génération.

J’ai fondé MTP afin de combler le fossé entre la physique haute fidélité et les pratiques de fabrication dans le monde réel. L’objectif était de créer une nouvelle génération d’outils d’ingénierie combinant la simulation multiphysique, l’IA basée sur la physique et les technologies de jumeaux numériques afin de permettre la modélisation prédictive, l’optimisation des processus et, à terme, le contrôle autonome des systèmes de fabrication.

Notre première plateforme phare, AdditiveM, a été développée afin de fournir une modélisation des processus et des performances de niveau qualification pour la fabrication additive métallique.

3DN : Parlez-nous davantage de votre plateforme AdditiveM : quelles sont ses principales fonctionnalités ?

AdditiveM est une plateforme de simulation physique des processus et des performances pour la fabrication additive métallique. Elle est conçue pour agir comme un jumeau numérique du processus d’impression, en capturant l’historique thermomécanique complet d’une pièce et en le reliant aux contraintes résiduelles, à la distorsion, à la microstructure et, finalement, à la fatigue et aux performances.

Le cœur d’AdditiveM repose sur une modélisation multiphysique et multi-échelle couplée, comprenant :

• Une simulation thermique transitoire haute fidélité de la fusion couche par couche et de l’accumulation de chaleur ;
• Une modélisation mécanique thermo-élasto-plastique avec plasticité dépendante de la température, écrouissage, durcissement cyclique et effet Bauschinger ;
• La prédiction des contraintes résiduelles, de la distorsion et des zones sujettes aux fissures ;
• Historique des contraintes et déformations liées à la fatigue et indicateurs de performance ;
• Modules stochastiques et assistés par l’IA pour une prédiction tenant compte des anomalies et des incertitudes ;
• Lien direct entre le G-code, la stratégie de balayage, les propriétés des matériaux, les paramètres de la machine et l’intégrité structurelle finale de la pièce.

3DN : Est-il compatible avec tous les procédés d’impression 3D métal ?

AdditiveM a été développé comme un cadre de calcul indépendant du processus plutôt que comme un outil à processus unique. Actuellement, la plateforme se concentre sur la fusion sur lit de poudre (PBF) et le dépôt de matière sous énergie concentrée (DED) au laser, où des simulations thermiques et thermo-élasto-plastiques détaillées sont déjà mises en œuvre. La même base physique peut être étendue à d’autres procédés de fabrication additive métallique, car les phénomènes qui les régissent (transfert de chaleur, changement de phase, déformation plastique, contrainte résiduelle et chargement cyclique) sont universels.

Notre feuille de route comprend :

• L’extension à d’autres sources d’énergie telles que les systèmes à faisceau d’électrons et à arc électrique ;
• Une compatibilité accrue avec les imprimantes 3D commerciales avancées, y compris les plateformes multi-lasers et multi-faisceaux, en tenant pleinement compte des dynamiques de balayage telles que la vitesse, l’accélération et les à-coups, qui influencent fortement la stabilité du bain de fusion, les gradients thermiques et la formation de défauts ;
• Une représentation numérique jumelle unifiée pour différentes machines et familles de procédés, permettant une prédiction et une optimisation cohérentes du processus et des performances tout en tenant compte de la cinématique et du comportement de contrôle des machines.

3DN : Quels sont les avantages clés de votre plateforme ? Quels défis permet-elle de résoudre ?

Le principal avantage d’AdditiveM est qu’il transforme la fabrication additive métallique d’un processus d’essais et d’erreurs en un workflow prédictif, basé sur la physique et assisté par l’IA, tout en restant suffisamment efficace sur le plan informatique pour fonctionner sur des postes de travail d’ingénierie standard et même sur des ordinateurs portables personnels haut de gamme.

D’un point de vue technique et industriel, AdditiveM répond à quatre défis fondamentaux :

• Besoin d’outils de qualification prédictifs haute fidélité basés sur la physique : de nombreuses défaillances dans la FA métallique proviennent de contraintes résiduelles, de déformations élasto-plastiques et de fatigue microstructurale. AdditiveM répond à ce problème grâce à une modélisation thermo-élasto-plastique couplée, qui prend en compte la plasticité dépendante de la température, l’écrouissage, le durcissement cyclique et l’effet Bauschinger ;
• Déconnexion entre les paramètres du processus et les performances : AdditiveM établit une véritable simulation du processus à la performance et un jumeau numérique. La stratégie de balayage, la puissance du laser, la vitesse, l’épaisseur de la couche et les propriétés des matériaux sont directement mises en correspondance avec les indicateurs de contrainte résiduelle, de distorsion et de fatigue, ce qui permet une fabrication réussie dès le premier essai et une conception éclairée pour la FA ;
• Absence d’une grande base de données validée et basée sur la physique et d’un apprentissage physiquement intelligent ;
• Coût de calcul et accessibilité : l’un des principaux objectifs du MTP est le développement d’algorithmes numériques hautement optimisés et de solveurs d’ordre réduit, sensibles à la physique, qui accélèrent considérablement la simulation tout en préservant la précision physique.

En ce sens, AdditiveM ne sera pas seulement un simulateur, mais évoluera vers une plateforme de jumeaux numériques basés sur la physique et améliorés par l’IA. Il est développé pour prendre en charge la conception, l’optimisation des processus, la qualification et, à terme, le contrôle intelligent en boucle fermée des systèmes de fabrication additive métallique.

3DN : Qui sont vos principaux utilisateurs ?

AdditiveM est utilisé par les ingénieurs et les chercheurs qui ont besoin d’une compréhension approfondie, fondée sur la physique, de la fabrication additive métallique et de son impact sur l’intégrité et les performances des pièces.

Nos principaux groupes d’utilisateurs sont les suivants :

• Les ingénieurs en R&D industrielle et en procédés qui travaillent sur la qualification, le développement de paramètres et la production « first-time-right » ;
• Les entreprises des secteurs de l’aérospatiale, de la défense et de l’énergie, où les contraintes résiduelles, la distorsion et la résistance à la fatigue sont essentielles pour la certification ;
• Les fabricants de machines et les prestataires de services qui développent et valident de nouvelles stratégies de numérisation, de nouveaux matériaux et de nouvelles architectures de machines ;
• Les universités et les centres de recherche qui utilisent AdditiveM comme jumeau numérique et plateforme d’IA basée sur la physique pour l’enseignement et la recherche dans le domaine de la fabrication avancée

Dans tous ces cas, les utilisateurs ne s’intéressent pas seulement à la visualisation du processus, mais aussi à la création de jumeaux numériques prédictifs qui relient les paramètres du processus à l’intégrité structurelle et aux performances à long terme.

3DN : Un dernier mot pour nos lecteurs ?

La fabrication additive métallique entre dans une nouvelle phase, où la qualification, la fiabilité et l’intelligence seront aussi importantes que la liberté géométrique.

Chez MTP, notre objectif est de fournir l’infrastructure informatique et d’intelligence artificielle qui permettra cette transition : passer des essais et erreurs à la qualification numérique, des simulations isolées aux jumeaux numériques vivants, et des modèles purement basés sur les données à des systèmes physiquement intelligents auxquels les ingénieurs peuvent se fier pour des applications critiques.

Cette vision s’étend également au-delà de la fabrication additive métallique. MTP est développé comme un écosystème plus large de fabrication numérique et d’innovation en matière de matériaux, couvrant la FA métallique, la biofabrication et les systèmes énergétiques, tous construits sur la même base de jumeaux numériques et d’IA basés sur la physique. Rendez-vous sur notre site pour en savoir plus !

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*Crédits de toutes les photos : Manufacturing Technology Project