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Rencontre avec MX3D, expert de la technologie d’impression 3D WAAM

Publié le 29 septembre 2020 par Mélanie R.
mx3D

MX3D est une jeune entreprise qui s’est spécialisée dans l’impression 3D métal robotisée. Fondée en 2014, la société basée à Amsterdam a fait la une des journaux avec ses projets ambitieux, notamment grâce à son pont piétonnier en acier inoxydable imprimé en 3D au cœur d’Amsterdam. MX3D est active dans la fabrication additive pour le secteur de l’industrie lourde, mais est également sollicitée par divers concepteurs pour créer des structures complexes, pratiques mais esthétiques, en utilisant la technologie d’impression 3D WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Nous avons souhaité en savoir plus sur MX3D et ses projets et sommes allés à la rencontre de Thomas Van Glabeke, ingénieur R&D et développeur commercial pour la société.

3DN : Pouvez-vous vous présenter ainsi que l’entreprise MX3D ?

Bonjour, je m’appelle Thomas Van Glabeke et je travaille en tant qu’ingénieur R&D et développeur commercial chez MX3D. Tout au long de ma journée, j’analyse diverses géométries de différentes industries et je me demande comment nous pourrions les faire imprimer en 3D chez MX3D.

MX3D_Thomas Van GlabekeMX3D est une entreprise d’impression 3D métal qui utilise le procédé de fabrication additive Wire Arc Additive Manufacturing, plus connu son sous acronyme WAAM. C’est un procédé de dépôt de matière qui comporte trois éléments de base : un robot industriel, une machine à souder et un logiciel (MetalXL) qui le relie et le transforme en une imprimante 3D métal. Il est très similaire au soudage robotisé, mais au lieu de ne placer que quelques soudures, des objets tridimensionnels de grande taille sont imprimés en empilant continuellement les soudures les unes sur les autres. MX3D imprime dans presque tous les métaux disponibles sous forme de fil à souder et nos objets vont de la taille d’un ballon de football à celle d’une voiture.

3DN : Comment l’aventure a-t-elle commencé ?

Il y a un peu moins de dix ans, l’équipe du Joris Laarman Lab avait le désir d’imprimer des objets 3D plus grands que le plateau d’impression des imprimantes 3D existantes. Ils voulaient imprimer des objets fonctionnels et de grande taille. Des expériences sur divers matériaux ont été réalisées avec un vieux robot industriel. Dès que l’équipe a accroché une machine à souder, le potentiel de cette technologie est apparu clairement. En 2014, ce projet de recherche est officiellement sorti du laboratoire et est devenu la startup MX3D.

Notre premier grand projet a été le pont MX3D, un pont piétonnier en acier inoxydable imprimé en 3D entièrement fonctionnel de 12 mètres de long, conçu pour le centre ville d’Amsterdam. Le pont comporte environ 6 000 kg d’acier inoxydable imprimé en 3D et a été imprimé par 4 robots industriels dans notre atelier.

3DN : Quelles sont les applications de fabrication additive dans lesquelles MX3D est impliqué ?

MX3D imprime des objets métalliques à grande échelle depuis plus de 5 ans et pendant cette période, nous avons été approchés par de nombreuses industries différentes, allant de la construction et de l’architecture/du design à l’industrie maritime, pétrolière et gazière et autres industries lourdes.

Pour l’industrie de la construction, nous imprimons des structures et des nœuds optimisés qui présentent un rapport performance/poids accru. Un projet interdisciplinaire remarquable a été notre connecteur structurel en acier Takenaka WAAM. Il s’agit d’un nœud architectural qui est imprimé à moitié creux dans l’acier par un robot industriel MX3D et coulé dans du béton par un robot industriel Takenaka. Grâce à une conception générative et à des techniques d’impression avancées, la géométrie du connecteur exploite à la fois les avantages de l’acier et du béton.

MX3D Takenaka

Le connecteur en acier Takenaka, une des entreprises d’architecture les plus importantes du Japon (crédits photo : MX3D)

Pour les industries lourdes, nous imprimons des pièces de forme presque nette qui sont ensuite partiellement ou entièrement fraisées par CNC. Le taux élevé de dépôt de WAAM et la précision de la CNC vont de pair pour réduire les délais et permettre des processus de production très agiles. La technologie WAAM est par exemple utilisée pour les connecteurs de tuyaux pour l’industrie pétrolière et gazière, les engrenages et composants sur mesure pour les grandes machines, les pales d’hélices creuses et solides pour l’industrie maritime, etc.

Les clients industriels nous contactent fréquemment, mais les concepteurs remettent aussi souvent notre technologie en question. Nous avons imprimé de magnifiques sculptures en métal qui ont nécessité une planification très compliquée des parcours d’outils et un traitement des données. Peu de temps après, ces éléments de code ont été utilisés dans une analyse de rentabilité industrielle. Nous avons également développé un système permettant de mélanger différents alliages pendant l’impression pour un projet du Joris Laarman Lab, qui s’est avéré être une solution innovante pour les composants industriels nécessitant des coques extérieures résistantes à l’usure.

3DN : Pouvez-vous nous en dire plus sur le MX3D Robot Arm, l’un de vos derniers projets ?

Il y a environ un an, MX3D avait imprimé plusieurs objets métalliques optimisés à grande échelle pour l’industrie lourde, allant des nouvelles pièces aux pièces de rechange ou aux pièces anciennes où le délai de livraison est très élevé. La plupart de ces demandes provenaient des départements de R&D de grandes multinationales et sont restées hors de portée du public en raison d’accords NDA. Avoir la technologie de pointe pour s’attaquer à ces formes compliquées et ne pas pouvoir la présenter au public semblait être un gaspillage. Nous avons alors examiné les pièces de nos propres machines dans l’atelier, et l’idée de nos robots imprimant leurs propres pièces s’est rapidement imposée.

ABB, l’un des principaux fournisseurs de robots industriels, s’est intéressé au concept et nous a fourni un vieux robot industriel de 2 000 kilos qui avait besoin d’être rajeuni. Nous avons ensuite contacté Altair, une société de logiciels à la pointe de la simulation et de l’optimisation, pour voir si elle était intéressée à nous aider sur le plan de l’ingénierie. En quelques semaines, nous avons réimaginé le bras inférieur du grand robot. Nous avons commencé par démonter le robot, puis nous avons procédé à la rétro-ingénierie, à l’optimisation, à l’impression et enfin à la finition de la pièce. En raison de l’épidémie de COVID-19, le projet a été temporairement interrompu, mais en juillet 2020, nous l’avons finalisé en installant la pièce WAAM dans l’ancien robot.

MX3D robot arm

Le bras robotique a été redesigné et optimisé (crédits photo : MX3D)

Il y a beaucoup à dire sur les caractéristiques et les applications de la combinaison de la simulation numérique et de la fabrication additive à grande échelle. En ce qui concerne la simulation, les ingénieurs d’Altair ont pu réduire la masse de la pièce de 50% tout en conservant les exigences fonctionnelles et l’imprimabilité de la pièce. Ils ont porté l’optimisation à un autre niveau en reproduisant le modèle dans un environnement numérique, c’est-à-dire le « jumeau numérique », et ont simulé tous les mouvements, vitesses, accélérations et couples et la façon dont cela influence tous les composants du système entier. Cette vision complète vous permet d’effectuer des réglages précis en matière de fabrication, de précision, de consommation d’énergie et de toute autre variable que vous avez en tête.

Du côté de la technologie WAAM, nous étudions un processus de contrôle informatique avec un taux de production élevé. La personnalisation de masse devient maintenant très accessible pour les grandes pièces métalliques. La flexibilité du WAAM permet de reconfigurer la pièce chaque fois que vous l’imprimez. Un bras de robot peut avoir une portée étendue pour un cas d’utilisation spécifique, le suivant peut présenter différentes options de montage pour du matériel externe, et un autre peut se ramifier en deux porte-outils, etc. En combinant cela avec d’autres optimisations, la capacité de charge maximale du robot peut être augmentée, les besoins en matériel des moteurs peuvent être réduits, la consommation annuelle d’énergie peut être abaissée, etc. Notre technologie WAAM permet d’exploiter de nombreux autres avantages.

3DN : Pourquoi avoir lancé le logiciel MetalXL ?

Lorsque nous avons commencé à travailler avec l’impression métal à grande échelle, nous nous sommes rendu compte qu’il n’existait pas de bons logiciels WAAM sur le marché. Les options existantes obligeaient généralement l’utilisateur à relier entre eux différents morceaux de logiciel, qui n’avaient pas été développés en pensant au WAAM au départ. De plus, plusieurs paramètres clés du WAAM étaient complexes – il existait des solutions de rechange mais parfois ces logiciels n’en proposaient pas du tout, ce qui se traduisait par des impressions de mauvaise qualité.

MX3D interview

Le cadre du vélo en aluminum de MX3D sur le logiciel MetalXL

C’est pourquoi MX3D a commencé à tout construire de A à Z, en se consacrant spécifiquement au WAAM. Nous utilisons notre logiciel WAAM depuis 5 ans dans notre usine de production, et nous le mettons maintenant à la disposition du public sous le nom de MetalXL. Il s’agit d’une plate-forme WAAM dédiée qui vous fournit les outils dont vous avez besoin pour passer de la conception CAO à la pièce imprimée. Elle vous aide à découper l’objet, à générer le parcours d’outil, à résoudre la cinématique inverse pour les robots industriels, à surveiller et contrôler le processus, à fournir des informations sur l’impression, et bien plus encore. Comme de nombreuses industries ont leurs propres exigences en matière de processus, de matériaux et de certification, MetalXL permet à nos clients de calibrer et d’enregistrer leurs propres matériaux et processus, afin de faciliter leurs processus de certification et l’intégration du WAAM dans leur chaîne de production. Cela fait de MetalXL un logiciel très flexible tout en garantissant un processus d’impression contrôlé et des impressions de qualité pour l’impression 3D métal.

Le résultat final : l’ARC BIKE II conçu grâce à la technologie WAAM

3DN : Quelle est votre vision du marché de l’impression 3D métal ?

L’intérêt pour la fabrication additive métal, et en particulier pour les technologies DED (Direct Energy Deposition) comme le WAAM, croît très rapidement. Les chercheurs, les universités, les PME mais aussi les grandes entreprises veulent se lancer dans l’impression métal à grande échelle. De plus, il existe un besoin croissant d’intégration et de certification de la fabrication additive métallique dans la chaîne de production.

Pour ces raisons, MX3D est très impliqué dans l’accélération de l’adoption de l’impression 3D métal dans l’industrie. Nous sommes impliqués dans le programme « Integradde », un consortium de 26 partenaires à travers l’Europe, qui travaille sur une chaîne de valeur intelligente basée sur les données pour la fabrication de pièces métalliques certifiées. Par ailleurs, MX3D fait partie du programme d’accélération RobotUnion, dans le cadre duquel nous développons notre logiciel MetalXL pour qu’il puisse fonctionner avec davantage de marques de robots et de machines à souder. Avec ces développements, nous visons à accélérer l’adoption et l’intégration du WAAM dans la chaîne de production. Je pense que de plus en plus de processus DED seront certifiés, ce qui se traduira par des environnements de production contrôlés très agiles et une forte croissance des cas d’utilisation/applications réels. Les entreprises utilisant ces procédés seront en mesure de fournir rapidement à l’industrie une large gamme d’objets dans différents alliages. N’hésitez pas à aller voir notre site pour en savoir plus !

Que pensez-vous de la technologie WAAM ? L’utilisez-vous ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

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