Impression 3D : le Meld économise la matière

Parmi les technologies les plus prometteuses de la fabrication additive métallique, le procédé Meld attire toujours plus les industriels de l’aéronautique. Nommé d’après la start-up américaine qui commercialise depuis 2018 des équipements dédiés, il s’inspire d’une technique aujourd’hui bien maîtrisée : le soudage par friction-­malaxage.

Cette technique consiste à malaxer une barre de métal ou de la poudre pour l’amener dans un état pâteux. La tête de dépôt se déplace ensuite sur un substrat, tout en exerçant sur la matière une forte pression vers le bas. Cela crée une friction qui dépose la matière sur la couche du dessous. « Cette technique de fabrication additive met en œuvre le matériau à l’état solide, sans passer par une étape de fusion », explique Benoît Verquin, expert en fabrication additive au Centre technique des industries mécaniques (Cetim).

Un métal plastique

Au cœur de ce procédé se trouve la tête de dépôt, un outillage creux doté d’une partie rotative [voir l’infographie]. Le matériau est poussé du haut vers le bas de ce système. Les parois de l’outillage, en tournant à grande vitesse, viennent interagir avec la matière pour mettre le métal dans un état plastique. Lorsque la matière est expulsée de la tête, la friction avec le substrat génère également de la chaleur à l’interface entre l’outil et le matériau, créant des liaisons entre les couches de métal déposées.

Cette mise en œuvre à l’état solide du métal évite certains problèmes des procédés utilisant la fusion, comme l’apparition de porosité dans le matériau ou les fissurations à chaud. De plus, à l’instar du cold spray, le Meld permet de fabriquer des pièces avec des matériaux résistant à la fusion.

Rapidité et sobriété

L’impression 3D par friction-­malaxage affiche des taux de dépôt de matière très élevés. « Avec des alliages légers, nous atteignons 9 kg/h, ce qui est très intéressant. Pour de l’acier, nous sommes à 5 kg/h et à 2,5 kg/h pour le titane », met en avant Benoît ­Verquin. La fabrication additive par friction-­malaxage se distingue des autres procédés par sa facilité de mise en œuvre : elle ne requiert aucun environnement spécifique et nécessite peu d’énergie pour fabriquer des pièces de grandes dimensions.

Le Cetim Centre-Val de Loire, situé à Bourges (Cher), travaille activement avec des industriels du secteur aéronautique sur ce procédé. Des premiers tests ont été menés avec des alliages d’aluminium de type 6061 et du titane TA6V. L’objectif du ­Cetim est de créer rapidement des préformes de grandes dimensions, qui seront par la suite usinées.

« Le procédé permet de déposer un cordon métallique assez important. Il n’offre pas encore une résolution suffisante pour créer une pièce directement, précise Benoît ­Verquin. Mais pour les industriels, il est très intéressant de créer des ébauches au plus près des cotes de la pièce finie. Cela évite de partir de blocs métalliques massifs. » Le procédé pourrait ainsi diminuer les volumes de matière enlevée lors de l’usinage. Il rejoint sur ce point le Waam. Un autre avantage du Meld est de pouvoir aborder des assemblages multi-matériaux, comme des préformes associant des couches d’aluminium et de cuivre.

Un potentiel à déterminer

Dans l’aéronautique, ce procédé ouvre la voie à de nombreuses applications. « Nous pourrions par exemple l’utiliser pour imprimer des raidisseurs spécifiques sur des pièces d’avion, imagine Benoît Verquin. Nous sommes encore en phase d’évaluation du procédé pour en connaître le véritable potentiel. » Le Cetim examine notamment les caractéristiques mécaniques des pièces produites avec ce procédé et l’homogénéité des propriétés des différentes couches.

Pour mener ces recherches, il s’appuie sur les pièces produites à la demande par la société Meld, faute de disposer en interne d’une machine dédiée. « Mais compte tenu de l’intérêt des industriels pour le procédé, nous songeons à intégrer cet équipement à notre centre de Bourges. Cela accélérerait nos évaluations de cette technique au fort potentiel », conclut Benoît ­Verquin.