La fabrication additive gagne les usines de l’aéronautique, mais pas seulement. Elle séduit notamment le géant de l’énergie EDF, qui y consacre de nombreuses activités de R&D. Contrairement aux industriels de l’aéro – qui voient dans l’impression 3D une méthode de fabrication de pièces plus complexes et plus légères –, EDF veut utiliser cette technique de fabrication pour assurer la maintenance de ses centrales nucléaires.
Dans ses centres de recherche des Renardières, à Écuelles (Seine-et-Marne), et de Chatou (Yvelines), le groupe s’intéresse de près au développement de deux technologies : le Cold Spray et le WAAM, qui permettraient de fabriquer ou de réparer des pièces qui ne sont plus produites.
Le Cold Spray, une technique maison
La technique de Cold Spray – née dans l’EDF Lab des Renardières en 2019 – permet de réparer des pièces sans les exposer à une chaleur trop importante. Pour cela, elle ne fond pas de matière, mais utilise un canon à gaz pour la projeter à haute vitesse sur la pièce. Cela permet de "créer des dépôts [de matière] par empilement et forte déformation de particules", explique dans une vidéo sur le site du groupe l’ingénieur-chercheur Gilles Rolland.
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Dérivée d’un procédé de revêtement, cette méthode bruyante (qui fait parfois autant de bruit qu’une détonation d’arme à feu) permet de boucher un défaut à l’aide d’une poudre de métal ou de céramique. Une fois le défaut corrigé, la pièce passe une batterie d’examens – densité, adhérence de la réparation, résistance à la corrosion – avant une phase de finition en usinage.
"Si ce procédé peut avoir un futur, il va falloir penser à le déplacer sur site, estime Gilles Rolland. Ce ne sont pas les pièces qui vont venir au procédé, mais le procédé qui va venir à la pièce. Ce sera la force du Cold Spray."
Le WAAM, l’impression 3D grande-taille
La fabrication additive arc-fil (WAAM, pour Wire arc additive manufacturing) permet d’imprimer des pièces de grandes dimensions, de plusieurs dizaines de centimètres, voire plusieurs mètres pour certaines machines. Le tout avec "des installations peu onéreuses, qui peuvent être rapprochées des sites sur lesquels les pièces seront installées", explique Sofiane Hendili, ingénieur-chercheur chez EDF, dans une autre vidéo.
Pour améliorer le procédé, les équipes de R&D d’EDF ont conçu leur propre logiciel de paramétrage de la machine d’impression. Ce dernier permet de définir la meilleure trajectoire de la tête d’impression, de manière à ce que les filaments de métal fondus se recouvrent parfaitement. Et à éviter les défauts.
Reste une étape majeure : la qualification, qui représente un frein important à l’adoption de la fabrication additive par l’industrie. "Pour cela, nous analyserons les données de fabrication et nous ferons la corrélation entre les propriétés mécaniques et métallurgiques obtenues sur nos pièces et les paramètres de fabrication", présente Sofiane Hendili. L’objectif, selon lui, étant d'"installer sur nos centrales de production hydraulique et nucléaire une pièce qualifiée et fabriquée en WAAM".
