Rendre la fabrication additive métallique de pièces de grandes dimensions plus rapide et plus accessible. Telle est l’ambition d’Amfree, spin-off de l’Irepa Laser, qui a démarré son aventure entrepreneuriale en août 2023. Installée à Illkirch-Graffenstaden (Bas-Rhin), la start-up utilise sa technologie brevetée de dépôt sous énergie concentrée (DED) laser pour offrir aux industriels ses services pour la réparation et la production de pièces personnalisées à la demande. Prévoyant sa première levée de fonds début 2024, l’entreprise vise à collecter 2,5 millions d’euros pour soutenir sa phase d'industrialisation.
Vitesse, précision, défauts… Les différents procédés de fabrication additive possèdent des limites en termes de durée de fabrication et de coût de réalisation. Si certains gagnent en précision comme les procédés de fusion laser sur lit de poudre (PBF) pour faire des pièces complexes, ils ne sont adaptés actuellement que pour la conception des pièces de quelques dizaines de centimètres de longueur ou de diamètre. Si l’on désire des pièces plus grandes, « on perd en précision et en vitesse de fabrication », commenteNicolas Villedary, fondateur d'Amfree.
Pour dépasser ces limites dans la fabrication de pièces de très grandes dimensions, Amfree a fait le choix de la technologie laser-fil, car le faisceau laser offre notamment la possibilité de maîtriser avec précision la quantité d’énergie déposée, d’obtenir rapidement et de façon localisée des densités d’énergie très importantes. Ces avantages permettent d’atteindre des vitesses de dépôt de fil élevées tout en maîtrisant les caractéristiques géométriques des dépôts.
Une vitesse de fabrication de l’ordre de 1000 cm3/h
Le DED laser est une « version améliorée du WAAM (soudage à l’arc-fil) qui consiste à injecter des fils métalliques, les faire fondre et les fusionner simultanément à l’aide d’un seul laser », souligne Nicolas Villedary. Comparativement au WAAM, « notre technique nous permet d’appliquer moins d’énergie sur la pièce, cela engendre moins de contraintes et affaiblit moins la pièce », ajoute-t-il. Autre avantage, un procédé de fabrication continu qui entraîne moins de défauts, réduisant ainsi le recours au post-traitement et les pertes en usinage. « Avec le laser il est possible de gérer un grand nombre de paramètres du processus de manière complètement indépendante, et ce, sans arrêter le fonctionnement. »
La technique d'Amfree « est 20 fois plus rapide que les techniques présentes sur le marché », avance le fondateur. Ellepermet une fabrication à une vitesse d'environ 1000 cm³/h, avec une machine particulièrement productive dépassant les « 10 kilos d'acier par heure, comparés aux 3 à 5 kg/heure du WAAM ». Toutefois, cette vitesse de production est à nuancer en fonction des « dimensions et de la masse de la pièce, indique Nicolas Villedary. Nous pouvons avoir une accumulation de chaleur qui demande davantage de temps de refroidissement pour conserver les conditions opératoires idéales de fabrication ».
Dérisquer la production des pièces
La brique technologique d’Amfree comporte deux bras robotiques avec un rayon d’action de 3 mètres. Si l’un se concentre sur l’opération d’impression 3D, l’autre est destiné à la partie contrôle et usinage du produit. Mais avant de passer à la fabrication des pièces, Amfree passe par la simulation pour prédire à partir de la trajectoire de fabrication si la pièce est imprimable en 3D ou non, et les concentrations de contraintes pour détecter les potentielles déformations. En simulant le comportement de la pièce avec les outils Siemens NX, l’entreprise vient « dérisquer le processus pour éviter les pertes économiques et de matière ».
La jeune pousse peut imprimer en 3D des pièces de plus de 2,5 mètres. La plus grande pièce réalisée à ce jour sur sa ligne pilote concerne la fabrication d’un moule de rotomoulage de 2,6 mètres de haut, de 2 mètres de diamètre, et d'une épaisseur moyenne de 6 mm. Côté matériaux, l’entreprise travaille avec des aciers inox, des alliages base nickel, et des aciers spéciaux. Des recherches sont également en cours sur des matériaux tels que des alliages d’aluminium et le titane.
Une dizaine de machines vendues d’ici 2026
La start-up, actuellement à l’échelle TRL 6, prépare sa levée de fonds de 2,5 millions d’euros pour le premier trimestre 2024. Ces fonds seront dédiés à la finalisation de l’étape de démonstration technico-économique, au renforcement de son équipe, passant de 4 à une dizaine de personnes, et à la commercialisation complète de sa solution, incluant la machine DED laser, les logiciels de simulation et une option de scan 3D pour le contrôle de la qualité de la pièce. Elle prévoit de vendre en 2024 ses premières machines, avec en ligne de mire la vente d'une dizaine d'unités d'ici 2026 en ciblant notamment des secteurs tels que l'aérospatial, le ferroviaire, le nucléaire et la défense.
