Un vaste portefeuille dans l’impression 3D

Trumpf soutient d’innombrables applications dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, grâce à son vaste portefeuille pour l’impression 3D des métaux. Celui-ci permet au fabricant allemand de proposer une offre complète avec source du faisceau laser, machine, poudre, prestations de services et conseils d’applications.

Le principe de la fabrication additive est séduisant : le laser et la poudre métallique donnent forme, couche après couche, à n’importe quelle pièce, les données provenant directement d’un programme de conception 3D. Ce procédé permet la réparation, le revêtement, la finition, la connexion de pièces ou la génération de pièces tout entières. Trumpf est le seul fabricant au monde à avoir dans son programme les deux principales technologies laser pour l’impression 3D de pièces métalliques à l’échelle industrielle : LMF et LMD.

Dans les installations LMF (Laser Metal Fusion), la pièce est fabriquée par le dépôt de couches successives dans un lit de poudre. Cette technologie convient tout particulièrement pour des pièces à géométrie complexe, intégrant par exemple des canaux internes et des cavités, ainsi que pour la fabrication rentable de pièces unitaires ou de petites séries. Autre technologie de fabrication polyvalente, le Laser Metal Deposition (LMD), ou rechargement par dépôt laser, est lui aussi un procédé de fabrication additive parvenu à maturité industrielle. Sur le Salon International de l’Aéronautique et de l’Espace de Paris, le fabricant de systèmes laser Trumpf montrera  les multiples applications pour l’industrie aéronautique et aérospatiale et fera la démonstration de la technologie de fabrication LMF sur son stand, avec sa machine TruPrint 3000.

TruPrint 3000 : l’impression 3D industrielle pour format moyen de pièces

La machine de moyen format fabrique des pièces jusqu’à 300 millimètres de diamètre et 400 millimètres de hauteur. Grâce à son principe de cylindres interchangeables qui permet de remplacer rapidement le cylindre de fabrication par le cylindre de réserve de poudre et ses périphériques industriels, l’installation vise la production en série de pièces métalliques complexes. Avec la TruPrint 3000, Trumpf se focalise, en outre, sur la chaîne complète du processus de la fabrication additive. Cette chaîne de processus débute par la préparation des données pour le programme de conception et de fabrication 3D.

Avec le progiciel « TruTops Print avec NX », Trumpf propose ici pour la première fois un outil informatique intégral, avec une interface utilisateur uniformisée, sans crashs système. De l’alimentation pratique en poudre stockée dans un réservoir interne de grande capacité jusqu’aux opérations en aval, telles l’extraction et le nettoyage de la pièce nouvellement fabriquée, en passant par la technologie de fabrication additive proprement dite,
Trumpf couvre toutes les étapes périphériques du processus avec ses solutions industrialisées.

Grâce à la fabrication additive, le pionnier du laser intègre également le concept de l’Industrie 4.0, en vue d’une optimisation globale des processus de l’entreprise. Ces solutions permettent la surveillance des paramètres d’état les plus variés pendant le processus de fabrication via différentes solutions de surveillance, ainsi que l’analyse et la commande du processus via des terminaux mobiles. Chez Trumpf, l’univers des solutions du concept de l’Industrie 4.0 s’appelle TruConnect, une production en réseau numérique interconnectant les machines, les hommes et les informations.

Augmenter la productivité en réduisant les temps d’arrêt et les temps morts

La TruPrint 3000 permet de générer des pièces métalliques complexes à partir de poudre. Selon la pièce, la poudre peut être constituée de tous les matériaux soudables, tels que les aciers, les alliages à base de nickel, de titane ou d’aluminium. La TruPrint 3000 étant équipée de deux cylindres d’alimentation, jusqu’à 75 litres de poudre sont disponibles pour chaque tâche de fabrication, la quantité de poudre correspondant à peu près à deux fois et demi le volume de fabrication d’une pièce. Le matériau est donc disponible en quantité suffisante, permettant ainsi la réalisation de la totalité du processus de dépôt, sans aucune nécessité  d’interrompre l’opération pour recharger de la poudre. De plus, lorsque la quantité de poudre ne suffit pas, l’astucieux principe des cylindres interchangeables entre en jeu : la TruPrint 3000 est conçue pour permettre le remplacement du cylindre d’alimentation par le cylindre de trop-plein, au cours du processus de fabrication. Les temps d’arrêt et les temps morts sont réduits, de telle sorte que la productivité de l’imprimante 3D augmente.

Gestion industrielle de la poudre et des pièces

La périphérie de l’installation et la gestion de la poudre sont également décisives pour le processus de fabrication industrielle en série. La station de tamisage automatique Trumpf nettoie plusieurs centaines de kilos de poudre par heure et garantit ainsi une qualité constante de la poudre. Du reste, concernant la poudre, Trumpf ne laisse rien au hasard : qu’il s’agisse de la granulométrie, de la répartition granulométrique ou de la fluidité, des concepteurs dédiés déterminent en laboratoire les paramètres optimaux calculant la puissance du laser et la vitesse du processus nécessaires à l’obtention du comportement optimal de la poudre. Avant de livrer la poudre, Trumpf contrôle en interne qu’elle satisfait les exigences de qualité du client.

Une fois le processus de construction additive achevé, il reste à évacuer de la machine la pièce fabriquée, à la nettoyer et à la détacher de la plaque de substrat. Pour ce faire, Trumpf propose une station d’extraction. Celle-ci est directement intégrée dans la chaîne de processus, le cylindre de construction peut être directement transféré dans la station. Avantage : l’extraction externe améliore considérablement la disponibilité de la machine. L’opérateur est équipé de chaussures de sécurité et de lunettes de protection. Il n’est jamais au contact de la poudre pendant l’extraction et le nettoyage. Le matériau excédentaire est finalement ré-acheminé dans la station de tamisage. On obtient ainsi la garantie d’une boucle fermée et maîtrisée de fourniture de poudre.

Nouvelle solution LMD : la réalisation de volumes à des taux de dépôt élevés

Trumpf a également optimisé sa technologie LMD. Celle-ci convient particulièrement à l’addition de volumes et de structures sur des pièces existantes, par exemple par l’ajout d’un raccord vissé sur un tube. Le laser des installations LMD génère un bain de fusion à la surface de la pièce et fait fondre la poudre d’apport amenée de manière coaxiale, permettant alors de générer la forme souhaitée. On obtient une couche de cordons fusionnés entre eux. Ces nombreuses couches forment un volume solide qui peut s’agrandir dans n’importe quelle direction.

Le principal atout de la technologie LMD réside dans la maîtrise de l’installation technique nécessaire. En fonction de l’application envisagée, il est possible d’équiper la grande machine TruLaser Cell 7040 à cinq axes ou celle plus compacte TruLaser Cell 3000 de la nouvelle solution LMD. Le taux de dépôt plus élevé constitue un autre avantage : avec des taux de dépôt atteignant jusqu’à 500 cm3/h, la LMD est un procédé de fabrication plus économique que les procédés conventionnels. Il n’y a pratiquement aucune limite dans la combinaison des matériaux, et le procédé permet de générer presque toutes les structures en sandwich imaginables. Le processus sur la pièce se déroule en atmosphère libre, d’où la réduction des temps morts et par conséquent celle des coûts de fabrication unitaires.

N° 92 Septembre 2017