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Une pièce de grandes dimensions fabriquée en fusion laser

Fin mai aura sonné l’aboutissement d’une belle collaboration française. Un regroupement de multiples acteurs, académiques et industriels, autour d’un objectif commun : l’impression d’un démonstrateur échelle 1 de plus de 30kg en fusion laser sur lit de poudre (LPBF). Menée par l’un des leaders mondiaux de la défense MBDA, la fabrication de cette pièce est le fruit d’un travail mené depuis plus de 2 ans par le consortium Additive Factory Hub (AFH).
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La pièce en acier, représentative de la structure avant d’un propulseur, mesure une cinquantaine de centimètres de hauteur, pour une section équivalente. Avec un temps de fusion total de 520 heures, l’impression réussie au premier essai de cette pièce complexe est une belle prouesse technique. « Nous n’avions jamais imprimé quelque chose d’aussi volumineux » témoigne Daniel Rey, directeur technique de l’entité ayant fabriqué la pièce, Savoy Fusion Laser.« 


Une démarche nationale
Ce projet s’inscrit dans un souhait de MBDA de montée en maturation technologique et industrielle pour la réalisation en fabrication additive de pièces structurales complexes fortement sollicitées – stratégie qui passe par le développement de partenariats et d’approches collaboratives. C’est ainsi que l’industriel s’est rapproché du consortium parisien Additive Factory Hub (AFH). Créé en 2017, il a pour objectif de favoriser la recherche et la diffusion de la technologie de fabrication additive au sein
de l’écosystème français.
Pièce représentative d’un besoin industriel réel, le projet constituait une opportunité unique d’application des compétences accumulées. Au total ce sont 7 membres fondateurs qui auront mis en commun leurs connaissances propres : le Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM), Safran, Air Liquide, EDF, le CEA, le Laboratoire National de métrologie et d’essais (LNE) et le fabricant de machines de fabrication additive clermontois AddUp.
Après une première phase de benchmark des solutions procédés et matériaux, le procédé LPBF a finalement été retenu pour ce cas d’application. En parallèle, des simulations thermodynamiques ont permis d’optimiser la définition du démonstrateur et d’étudier des risques de déformations en cours de fabrication.
Il a alors été retenu de faire appel à l’expertise de la société Savoy Fusion Laser, pôle de fabrication additive du groupe Savoy International situé en Haute-Savoie et unique propriétaire français d’une machine de grande dimension adaptée à la production du composant. Sa composante « hybride », qui alterne des phases de production en fusion laser et des phases d’usinage facilite l’obtention de pièces massives. Au total c’est plus d’une tonne de poudre qui aura été engagée pour remplir la machine Matsuura Lumex Avance-60.

De futures perspectives

Cette étude aura ainsi permis d’appréhender la compétitivité de la solution technologique retenue par rapport aux technologies traditionnelles, avec de potentielles applications dans d’autres industries, tel le secteur de l’énergie pour répondre à des enjeux de maintenance des usines ou des centrales nucléaires. Elle aura en effet permis d’identifier les choix les plus appropriés pour ce type de pièces, d’évaluer les propriétés mécaniques accessibles et d’explorer les limites du procédé.
« A plus long terme, le projet ouvre des perspectives sur une approche plus industrielle. Les résultats obtenus avec le démonstrateur permettront vraisemblablement d’affiner le concept et d’engager une phase de conception plus détaillée, tandis que les solutions explorées pourront conduire à l’identification d’une stratégie industrielle appropriée et à une consolidation des coûts série. Cette démarche pourra donc conduire, à terme, après le développement de plusieurs démonstrateurs échelle 1, à une insertion réussie sur le programme d’ici 2 ou 3 ans. » explique Stéphane Josse, chef du projet chez MBDA.
Une approche cohérente avec le développement en cours de la plateforme collaborative de fabrication additive dans les domaines de la défense et de l’aéronautique « Printing de Bourges ».
Créée par MBDA, Nexter et le Centre technique des industries mécaniques (CETIM), cette plateforme a justement pour objectif de répondre à un besoin de création d’une filière d’excellence souveraine nécessaire au développement des acteurs industriels de la région Centre-Val de Loire.

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