C’est un équipement hors norme qu’a reçu au printemps dernier l’ENS Paris-Saclay. Dans une salle du Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (Lurpa) dédiée aux travaux sur la fabrication additive, un cube de plusieurs mètres de hauteur domine les autres installations. Différents systèmes de contrôle, des bouteilles d’argon et un dévidoir empli d’un fil métallique y sont reliés. Derrière les portes de la cellule cubique, deux bras robotisés de la société ABB – un blanc et un orange – surplombent un petit plateau rond. Ils constituent les deux facettes de cette plateforme opérationnelle depuis le début d’année. Il s’agit d’un procédé hybride additif-soustractif, associant une tête de dépôt laser-fil et un robot d’usinage.
« Avec cet outil, nous testons de nouvelles façons de combiner les deux processus. Le principe est de fabriquer rapidement des ébauches, puis de les usiner sur le même équipement », commente Christophe Tournier, professeur des universités chargé du projet. Derrière la porte, fermée pour des raisons de sécurité, le système de fabrication additive se met en route. Une caméra installée sur le robot permet de suivre l’impression sur un écran de contrôle. Le laser à fibre ytterbium de 4 kilowatts fait fondre un fil d’Inconel (un alliage à base de nickel). Le cordon en fusion est rapidement déposé et le robot s’anime pour former un mur circulaire. Il faut ainsi 30 couches pour construire une pièce cylindrique à la surface rugueuse.
Usinage en cours d’impression
« Ce sont les arrêts et les départs qu’il faut apprendre à maîtriser dans le procédé laser-fil, révèle Christophe Tournier. Il suffit que la tête d’impression s’attarde trop longtemps et cela crée un bourrelet qui va affecter toutes les autres couches. » L’usinage intégré à la cellule permet justement de résoudre les problèmes de défaut en cours d’impression. « Nous pouvons arrêter la fabrication si la géométrie de la pièce commence à dévier et usiner la dernière couche avant de reprendre le processus de production. »
Dans la cellule, le bras d’usinage s’approche à son tour et une fraise entre en contact avec le haut de la pièce. Au fur et à mesure que de petits copeaux d’Inconel sont éjectés, la couche rugueuse fait place à une surface lisse et brillante. Ces deux bras, qui travaillent de manière séquentielle, pourraient à l’avenir œuvrer de concert pour produire la pièce plus rapidement. Cette cellule hybride du Lurpa va concentrer de nombreuses recherches sur ce procédé, avec d’autres organismes du plateau de Saclay. Elle servira de support à trois projets de l’Agence nationale de la recherche, dont Awesome qui s’intéresse aux techniques d’hybridation pour la production de pièces complexes.
Famille de procédés Dépôt par énergie dirigée
TRL 3-4
Forces Précision du dépôt de matière, pièces finies
Faiblesses Nécessité d’outils de simulation performants, contraintes dans l’environnement de production
