Comment la fabrication additive révolutionne la technologie de la fonderie

Impression au lieu de moulage Comment la fabrication additive révolutionne la technologie de la fonderie

Allemagne – L’impression 3D des métaux modifie actuellement de nombreux processus de production dans l’industrie. En complément et en alternative à la technologie de la fonderie, le procédé 3DMP offre la possibilité de fabriquer même de grandes pièces de manière économique en petit nombre. Cela ne doit pas nécessairement être considéré comme une concurrence – une machine de fabrication additive pourrait être une extension idéale des processus de fabrication proposés par les fonderies.

Rapidité, faible coût et haute qualité – tels sont les critères essentiels lors de l’évaluation des processus de production de pièces métalliques. En fonction du nombre, de la taille et de la complexité des composants ainsi que du métal sélectionné, différents procédés de fabrication conviennent. Les procédés additifs ont capturé de nouveaux domaines d’application ces dernières années. Les procédés d’impression 3D à base de poudre sont les plus largement utilisés. Le procédé permet la production de structures très fines mais est souvent limité en vitesse et en taille. Autre inconvénient: la poudre en tant que matériau est très coûteuse et sa manipulation est un processus relativement complexe.

3DMP comme alternative et complément pour les fonderies

Gefertec a continué à développer le procédé WAAM et l’a amené à maturité sur le marché avec sa solution technologique 3DMP WAAM (voir encadré). Le procédé de soudage à l’arc utilise du fil comme matériau de départ, ce qui permet d’imprimer même des composants volumineux et lourds à grande vitesse. Pour le matériau 316L, la technologie atteint un taux de construction allant jusqu’à 3,6 kg / h. Le fil de tous les métaux courants – y compris les matériaux coûteux tels que les aciers résistants à la corrosion et à la chaleur ou les alliages à base de nickel – est disponible à des prix relativement bas. Cela rend le processus beaucoup plus rentable que les méthodes d’impression 3D à base de poudre. Avec ces avantages, 3DMP se prête comme un complément aux méthodes de moulage conventionnelles. Comme il n’est pas nécessaire de produire de manière élaborée des modèles ou des moules, les machines Gefertec peuvent être utilisées pour produire rapidement et à moindre coût des ébauches de forme presque nette à partir de métal. Le traitement final a ensuite lieu à l’aide de méthodes de traitement conventionnelles telles que le tournage et le fraisage – une étape qui est également nécessaire après la coulée, en fonction de la qualité de surface requise du composant. Un autre aspect positif de la fabrication de composants à l’aide de 3DMP est le plus petit CO₂ empreinte. La quantité considérable d’énergie requise pour la coulée peut être réduite jusqu’à deux tiers en utilisant 3DMP.

Le processus de fabrication additive innovant permet la production de composants de haute qualité. Les propriétés des matériaux correspondent à celles des pièces moulées ou même les dépassent (voir tableau ci-dessus). En utilisant des paramètres de processus qualifiés et une surveillance intégrée pendant le processus, la formation de cavités ou de porosité dans les composants peut être exclue. 3DMP montre sa supériorité notamment en petites quantités et en utilisant des matériaux difficiles à traiter ou coûteux. Des exemples typiques incluent les alliages à base de nickel, l’acier inoxydable ou l’acier pour travail à chaud.

Etudes de faisabilité en tant que service

L’adoption de nouvelles technologies est un grand pas en avant pour la plupart des entreprises. Surtout lorsque l’expérience fait défaut, les responsables évitent souvent les investissements associés. Gefertec a donc mis en place un Application Center au siège de la société à Berlin, en Allemagne, pour fabriquer des composants sur ses machines à arc et offrir une large gamme de services.

L’Application Center réalise des études de faisabilité sur l’utilisation de la technologie de fabrication 3DMP, en se concentrant sur le développement de composants en fonction des exigences des clients. Cela peut, par exemple, inclure des exigences spécifiques au client pour les essais de matériaux. Suite à ces études, le client peut décider d’investir dans une machine à arc ou d’externaliser l’impression 3D de composants. L’Application Center met à disposition les résultats obtenus au cours de l’étude pour permettre un transfert de connaissances sans faille, ce qui fait des études de faisabilité une excellente opportunité pour une fonderie d’évaluer d’abord le nouveau procédé de fabrication en détail.

Si le client décide d’externaliser le processus d’impression, Gefertec, en collaboration avec ses clients de fabrication en sous-traitance, propose la fabrication en sous-traitance de flans ou de composants finis selon les plans de conception fournis. Un traitement thermique optionnel des pièces fabriquées est également possible. Le délai de livraison n’est que de quelques jours et en fonction du matériau, les coûts de production peuvent être réduits jusqu’à 30%.

Candidatures réussies

Gefertec a déjà mené avec succès les études de faisabilité présentées dans plusieurs projets clients. Un projet couru pour Deutsche Bahn s’est concentré sur l’utilisation du processus 3DMP pour fabriquer des pièces de rechange pertinentes pour la mobilité qui ne sont plus disponibles en stock et qui ont parfois des délais de livraison extrêmement longs. Un composant typique est la butée de roulis secondaire requise dans les bogies des trains ICE. Ce composant limite le jeu transversal de la caisse du wagon et assure ainsi la sécurité des virages des trains dans les virages serrés de la voie. Le centre d’application a montré dans l’étude de faisabilité que ce composant pouvait être fabriqué en haute qualité sur les machines à arc. La production proprement dite a eu lieu chez Rolf Lenk, spécialiste de la fabrication additive. L’entreprise a fabriqué le composant en très peu de temps et l’a mis à la disposition de la Deutsche Bahn. Les délais de production très courts ont un effet positif sur la disponibilité des véhicules à la Deutsche Bahn.

Pour un autre client, les spécialistes de Gefertec ont étudié la production de grands composants d’usine à symétrie de révolution en aciers résistants à la corrosion qui sont utilisés, par exemple dans la production alimentaire ou l’industrie chimique. Le processus a également impressionné ce fabricant avec une excellente qualité de composants ainsi qu’une production plus rapide et plus rentable. Les difficultés courantes avec l’acier résistant à la corrosion dans d’autres processus de fabrication ne se posent pas avec l’impression 3D du métal sur les machines à arc.

Extension du portefeuille dans une fonderie

Le procédé 3DMP pour la fabrication additive de composants métalliques est une option idéale pour les fonderies afin d’élargir leur portefeuille. Ce procédé est particulièrement adapté aux matériaux métalliques difficiles à traiter par d’autres méthodes et à la production de plus petites quantités. Un autre avantage décisif est la vitesse de production élevée: si des délais de livraison courts sont nécessaires, le procédé 3DM est une excellente alternative. Les entreprises peuvent tester la nouvelle technologie sans risque en utilisant les services de l’Application Center de Gefertec. Grâce au transfert de connaissances associé, les fonderies peuvent intégrer le processus étape par étape.

(ID: 47326093)