projet stratégique
Le projet MELTED se situe dans le contexte des technologies d’impression 3D, et plus particulièrement les technologies SLM (Selective Laser Melting) et DMD (Direct Metal Deposition) pour les matériaux métalliques ; techniques permettant de concevoir et de fabriquer des pièces inimaginables précédemment. Ces technologies ouvrent les portes vers des ensembles mécaniques à hautes performances, hautes valeurs ajoutées, personnalisés et fabricables à la demande au plus près de l’utilisateur final ; avec potentiellement un impact majeur sur l’organisation industrielle. Ces nouvelles techniques de fabrication impliquent la création d’une nouvelle chaine de la valeur depuis l’élaboration des poudres, le frittage laser, le traitement thermique jusqu’à la finition des surfaces fonctionnelles. Cependant de nombreux verrous demeurent avant d’amener cette technologie à maturité. Il se pose notamment la question de la tenue en fatigue de ces nouvelles générations de pièces possédant des surfaces complexes à rugosité grossière ainsi que des microstructures comportant des défauts si le contrôle du procédé n’est pas optimal. Le projet vise à développer des techniques permettant d’une part de mettre en place un pilotage du procédé particulièrement innovant, basé sur des mesures physiques et des simulations numériques en temps réel, et d’autre part d’améliorer la rugosité des surfaces en aval afin d’améliorer la résistance en fatigue.
Le projet, ainsi conçu, balaye une large gamme de TRL (TRL2-7) à fort impact à court et long termes sur le tissu industriel régional et national. Il permet, de plus, la mise en place d’un consortium de laboratoires et centre technique fortement impliqués sur ces technologies et dont la complémentarité est unique en France. le LTDS, laboratoire pionnier sur l’utilisation de ces techniques avec une approche génie des procédés, a une maîtrise complète de toute la chaîne de la valeur notamment de part la création de la plateforme ADDIFAB. Les domaines d’expertise de MATEIS s’étendent de la caractérisation microstructurale, la caractérisation en fatigue jusqu’au couplage thermo métallurgique. Le LaMCoS s‘intéresse aux procédés innovants et à leur simulation multi-échelle espace-temps. Enfin IPC dispose d’une solide expérience sur le procédé SLM et collabore avec la société EOS (premier fabricant de machine SLM) sur l’ajout de fonctionnalités aux machines et l’élaboration de nouvelles poudres pour les outillages.
L’objectif général du projet est d’améliorer les caractéristiques des pièces métalliques produites à l’aide de ces technologies. Deux aspects primordiaux seront étudiés dans le projet : la maitrise de l’état résiduel des pièces (contraintes résiduelles, microstructure, etc.) et la tenue en service de ces pièces notamment du à leur état de surface grossier.
Il s’agira donc de développer :
• des outils numériques et expérimentaux permettant in fine un pilotage en temps réel des procédés de fabrication additive métal
• des techniques permettant d’améliorer la rugosité des surfaces afin d’améliorer la résistance en fatigue.
Pour ce second point, le projet approfondira l’optimisation de la tenue en fatigue mécanique des canaux de type ‘conformal cooling’ pour les moules d’injection plastique en acier maraging.
Les procédés de fabrication additive métallique sont en pleine croissance dans le milieu industriel. La réduction des assemblages, la réalisation de canaux internes de géométrie non standard, l’allègement des structures, la texturation des surfaces, l’agilité du procédé qui permet une personnalisation des pièces produites et une réduction du temps de mise en œuvre sont autant d’atouts qui induisent une révolution dans la façon de concevoir le produit. Les secteurs industriels pionniers dans son utilisation sont l’aéronautique, le médical ou encore la réalisation d’outillage. En sus des applications telles que la réparation de pièce à haute valeur ajoutée ou la production de pièces de rechange lorsque les séries sont arrêtées, la méthode devient concurrentielle par rapport aux procédés standards si le produit combine plusieurs atouts précédemment cités.
Ce projet va permettre de montrer qu'Ingénierie@Lyon est capable de maitriser toute la chaine de valeur de la fabrication additive depuis la maitrise du procédé, jusqu’à la post-finition des surfaces fonctionnelles complexes à faible accessibilité et leur caractérisation en service afin d’aboutir à des produits fiables et répétables. Les industriels pourront ainsi s’adresser à Ingénierie@Lyon pour apporter des réponses à tous les stades de la chaine de valeur en fonction de leurs niveaux de maturité dans l’appropriation de ces nouvelles technologies
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