Une avancée majeure réalisée à l’UTBM dans le domaine de la fabrication additive

En parvenant à réaliser par fabrication additive (FA) une pièce à la géométrie complexe (représentant une main) par le biais d’un principe de projection à froid et grâce à un bras robotisé, l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) et ses partenaires industriels ont réussi là où beaucoup ont jusqu’à présent échoué. Ce principe de projection ouvre également de nouvelles perspectives.

C’est une première dans le domaine prometteur de la fabrication additive. La production d’une pièce complexe par projection à froid suivant une technique inédite de programmation du robot manipulateur ouvre des perspectives industrielles majeures.

C’est l’histoire d’une innovation, portée par Sihao Deng, enseignant-chercheur à l’UTBM (UMR CNRS ICB-LERMPS)… L’histoire d’une main produite par projection à froid de microscopiques particules d’alliage de cuivre de 0,003 mm de diamètre. Projetées à plus de 1 500 mètres secondes par un gaz neutre comprimé à 50 bar et détendu dans une buse, ces particules viennent s’écraser et se conglomérer.

Au sein d’une équipe académique mondialement reconnue depuis les années 90 dans le domaine de la fabrication additive reposant sur ce type de procédés et pour des pièces à géométrie complexes et à forte valeur ajoutée, un programme de recherche est alors mis en œuvre.

Une production de pièce désormais possible à partir d’un simple fichier de CAO

Le bras qui produira cette première sera celui d’un robot  : les gestes doivent être précis, en fonction d’une stratégie et d’une technicité ultimes dans la maîtrise des paramètres cinématiques : maîtrise de la distance entre le robot et le support, angle de projection optimal pour ne pas dégrader la compacité de la matière déposée, vitesse de balayage, trajectoire fidèle à la stratégie de dépôt, couche par couche, millimètre par millimètre. D’abord le centre, puis les bords, enfin les trajectoires de transition entre les zones.

La chaîne numérique permettant cette production est totalement innovante. A l’origine des mouvements du bras robotisé, la programmation est basée sur un logiciel de conception et de fabrication assistée par ordinateur. « Nous avons travaillé sur des extensions logicielles spécifiques à la projection thermique, permettant la programmation du robot et la définition automatique de trajectoires par le biais de génération d’algorithmes propres à chaque couche déposée, détaille Sihao Deng. Aujourd’hui, la production de la pièce est possible à partir d’un simple fichier de CAO, sans étape intermédiaire complexe et longue. Nous poursuivons le développement de nouveaux modules dédiés à la projection thermique ».

Une première dans le domaine de la fabrication additive

Si la main a vu le jour en un peu plus d’une heure, l’histoire ne fait que commencer pour cet ancien doctorant de l’UTBM en robotique industrielle dédiée à la projection thermique. « Le rendement de matière de plus de 90%, la rapidité et le coût de production de pièces ouvrent aux industriels des champs de développements majeurs pour la production ou la réparation de pièces industrielles, sans limite de dimension et sans recours à des atmosphères protectrices ».

On peut vivement affirmer qu’il s’agit bel et bien d’une première dans le domaine de la fabrication additive… et donc une fierté pour l’Université de Technologie deBelfort-Montbéliard et ses partenaires industriels.

>> Pour en apprendre davantage, retrouvez la vidéo de cette fabrication à l’adresse suivante : https://youtu.be/7C-KXlGRgFs

EQUIP PROD • N°141 Février 2023