Fabrication additive : la technique Metal Binder Jetting à tester au Cetim

Le Cetim-Ctdec développe de nouvelles techniques d’impression 3D.

Investiguée par le Cetim depuis plus de deux ans, la technique d’impression 3D métal Metal Binder Jetting permet de fabriquer des petites pièces complexes en petite et moyenne série. Explication de ce nouveau procédé.

Comme l’explique Benoît Verquin, expert référent en fabrication additive au Cetim, cette nouvelle technique permet de fabriquer des pièces adaptées au secteur du décolletage se situant entre la pièce unitaire et la petite série. Elle est une alternative à la technologie fusion laser (SLM, LBM), qui est peu adaptée à la réalité industrielle de nombreuses entreprises en raison de son coût et de la difficulté à travailler sur des aciers de construction.
Le principe de la technique Metal Binder Jetting se décline en deux étapes : mise en forme par impression 3D et consolidation par frittage. Lors de la première étape, des couches de poudre sont superposées et agglomérées par un liant polymère. Le liant est déposé sélectivement par une tête d’impression. La deuxième étape consiste à brûler le liant (déliantage), puis à fritter la pièce « verte », ce qui permet de conférer la densité finale à la pièce.
Les avantages d’un tel procédé sont nombreux : il y a tout d’abord une amélioration de la productivité avec des pièces qui peuvent être empilées et des vitesses de fabrication plus élevées. L’absence de supports sur la pièce permet également de supprimer tous les coûts liés aux supports (matière, temps machine et enlèvement). Cela entraîne des gains économiques importants. En outre, ce procédé permettra d’utiliser des matériaux peu ou pas soudables (acier alliés, aciers outils,…) et aboutit à un meilleur état de surface quel que soit l’angle de la surface. Enfin, au contraire de la fusion laser, qui entraîne une rugosité des filets importante et des trous à reprendre, on peut envisager dans certains cas avec la technique Metal Binder Jetting de fabriquer directement des filets et des trous fonctionnels.
Seuls inconvénients : la taille et le poids de la pièce sont limités pour l’instant avec généralement un diamètre maximum de l’ordre de 100 mm dans la plus grande direction et un poids maximum de quelques centaines de grammes.
Le Cetim a effectué un comparatif sur une même pièce (diamètre de 20 mm et hauteur de 23 mm) fabriquée par fusion laser ou digital metal (voir photos). Sur 1 000 pièces fabriquées, le temps de production avec la fusion laser revient à 1 130 heures pour un prix de revient compris entre 70 à 80 euros par pièce. Avec la technique Metal Binder Jetting, on passe à un temps de production estimé de 200 heures et un prix de revient de 10 à 20 euros par pièce.

Le Cetim-Ctdec développe de nouvelles techniques d’impression 3D. Des exemples de pièces imprimées en 3D

Pour tester ce nouveau procédé, le Cetim vient de mettre place, avec le soutien de la Région Auvergne Rhône-Alpes, la plateforme M-I3D

ISABELLE VERDIER


Pour en savoir plus, contacter
le chef de projet de cette
plateforme, Paul Calves
Paul.Calves@cetim.fr ou
Benoît Verquin Benoit.
Verquin@cetim.fr.


AIRBUS PRODUIT UNE PIÈCE EN IMPRESSION 3D POUR L’A350

C’est une première : Airbus a annoncé en septembre dernier avoir installé une pièce en impression 3D métallique (voir photo) sur l’un de ses appareils de série, en l’occurrence un A350 WWB. La pièce, qui se situe sous l’aile de l’appareil sur le mat réacteur, a été réalisée en titane avec une technologie ALM (Addive Layer Manufacturing) sur lit de poudre métallique. La conception de la pièce a été faite à l’aide d’outils de CAO (conception assistée par ordinateur). C’est tout l’intérêt de la technologie d’impression 3D, qui permet de produire des pièces directement à partir des dessins CAO en superposant de fines couches de poudre de différents matériaux (aluminium, titane, acier inoxydable, plastiques).
Jusqu’alors Airbus avait installé des pièces en fabrication additive, dont des éléments de fixation cabine et du circuit d’air, mais uniquement sur des prototypes de l’A320 et de l’A350. Airbus avait également monté un bloc vannes d’actionneur de spoiler imprimé en 3D sur la voilure d’un A380.
La fabrication d’une telle pièce est le résultat de l’accord de partenariat qui a été signé en juin dernier entre Airbus APWorks GmbH, filiale d’Airbus spécialisée dans l’impression 3D métal, et Dassault Systèmes. Cet accord vise à promouvoir l’utilisation de la fabrication additive (impression en 3D) dans la production à grande échelle auprès des industries de l’aéronautique et de la défense. Cette collaboration s’appuie sur la plateforme 3DExperience de Dassault Systèmes et l’expertise acquise par APWorks en conseil, ingénierie et production.

Airbus a installé des pièces imprimées en 3D dans l’A350
© Airbus