Platinium 3D Fabrication additive

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Les projets platinium3D

MOFASSAL: Modélisation multiphysique et Optimisation du procédé de FAbrication directe de pièceS métalliques par projection laSer à l’aide d’une méthode sAns maiLlage

MOFASSAL : Modélisation multiphysique et Optimisation de FAbrication directe de pièceS métalliques par projection laSer à l'aide d'une méthode sAns maiLlage 

Les technologies de fabrication additives par laser sont en plein essor et contribuent au développement de nouvelles possibilités de fabrication. C’est des approches de fabrication permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique. Très flexibles dans leur mise en oeuvre, ces procédés permettent de générer des formes métalliques complexes. Le challenge de ces technologies est de parvenir à fabriquer des pièces de qualité équivalente à celles obtenues avec les procédés conventionnels que sont le moulage, l’usinage ou le forgeage. Le but de ce projet est de développer une modélisation multi-physique du procédé de fabrication additive par projection de poudre métallique par une méthode numérique sans maillage afin de comprendre les mécanismes complexes mis en jeu lors de la réalisation des pièces, d’étudier l’influence des paramètres opératoires sur les caractéristiques finales de ces pièces et de les optimiser. Le modèle numérique qui sera développé permettra de simuler les différentes étapes du procédé de fabrication additive par projection laser de poudre métallique : à partir de la formation du jet de poudre, de son échauffement sous l’action du faisceau laser, jusqu’à la solidification du dépôt en passant par l’évolution de la surface libre du bain fondu, dans un même logiciel basé sur la méthode sans maillage FPM (Finite Pointset Method).

Sur cette base, les objectifs de ce travail de thèse sont :

  • Développer un modèle numérique pour étudier l'écoulement de la poudre et les phénomènes de transfert de chaleur dans le jet de poudre à l’intérieur et à l’extérieur de la buse coaxiale.
  • Développer un modèle numérique qui couple le modèle d'écoulement de la poudre avec la formation du dépôt en tenant compte de la flottabilité, de la tension superficielle et de l’effet Marangoni dans le bain liquide.
  • Simuler différents dépôt avec une variété de scénarios et de paramètres pour optimiser le procédé afin de réduire la variabilité géométrique des pièces étudiées.
  • Effectuer des essais expérimentaux dans le cadre de la plateforme technologique régionale sur la fabrication additive (PLATINIUM3D) pour la validation du modèle.

Laboratoires Partenaires :

  • URCA GRESPI

Budget :

  • -

Entreprises Partenaires :

  • -

Financeurs :

  • Contrat doctoral de 3 ans

Mots clés :

apport de matière,fabrication par projection laser,méthode sans maillage FPM,multi-physique,surface libre

 

QUICKMOLD: Outillages d’injection par fabrication additive

QUICKMOLD: Optimiser le triptyque délais/coût/fonctionnalité pour la réalisation d’outillages d’injection par fabrication additive

Dans un contexte de forte concurrence, les plasturgistes doivent rechercher des solutions économiques et rapides afin de réaliser des pièces injectées couvrant la petite série jusque la grande série. La fabrication additive qui consiste à fabriquer des produits par ajout de matière permet de fabriquer des outillages d’injection, répondant à ces nouveaux défis. Cette technologie permet de créer des formes creuses, complexes et d’optimiser la forme des canaux de refroidissement en les approchant au plus près des surfaces moulantes. Ce concept de « Conformal Cooling » réduit les temps de cycle d’injection, améliore la qualité des pièces injectées et limite les dépenses d’énergie. L’objectif de ce projet est de réaliser des moules hybrides en associant différentes technologies (fabrication additive, usinage, électro érosion …) en fonction des dimensions et de la complexité des formes moulantes. Les différents verrous technologiques à lever au travers de ce projet sont la caractérisation des matériaux (mécanique, thermique, tenue à la fatigue), le dimensionnement et la forme des canaux de régulation, la détermination du coefficient d’échange thermique et la détermination des post traitement.

L’objectif final de ce projet est de créer un outil d’aide à la décision de conception et de réalisation du moule qui permettra de choisir les procédés de fabrication les plus adaptés en fonction de la complexité et des dimensions des formes à réaliser.

Laboratoires Partenaires :

  • URCA LISM
  • CRITT MDTS

Budget :

1 055 000 EUR

Entreprises Partenaires :

  • AMPHENOL AIR LB
  • CARBODY
  • CEVA TECHNOLOGIES

Financeurs :

  • FEDER
  • Conseil Régional Grand Est

Mots clés :

Outillage, Plasturgie, Fabrication additive

 

PERFFORM3D

PERFFORM3D: Réduire le coût et accroitre la durée de vie des outillages de forge et fonderie réalisés par fabrication additive.

Le coût des outillages représente de 10 à 25% du prix de revient de la pièce produite et le changement d’outil a un impact important sur le rendement de l’installation. Afin d’augmenter la durée de vie des outillages, les outilleurs ont de plus en plus souvent recours à l’utilisation de traitement de surface comme la nitruration, le chromage dur, le PVD (Physical Vapor Deposition)… Ces solutions sont coûteuses et impactent fortement l’environnement. Les procédés de fabrication additive par fusion sur lit de poudre métallique ou par fusion directe avec le choix du bon matériau permettent d’augmenter la durée de vie des outillages et par conséquent de réduire le coût par pièce de l’outillage.

Pour atteindre cet objectif, trois axes de recherche seront développés à savoir le choix des matériaux à déposer et leur localisation en fonction des contraintes thermomécaniques des outillages, la définition d’une méthode robuste de réparation des outillages et l’optimisation des paramètres de l’opération de rechargement.

Une étude sur la caractérisation des matériaux rechargés (mécanique, thermique, tribologique, tenue à la fatigue) par fabrication additive, du substrat et de l’interface substrat rechargement sur des éprouvettes sera conduite dans un premier temps. Les résultats de cette étude seront transférés sur le rechargement des outillages de forge ou fonderie avec un suivi en production de l’usure et de l’endommagement de ces nouveaux outillages.

Ce projet permet également aux différents partenaires de s’approprier cette nouvelle technologie de fabrication additive et de l’intégrer dans leur stratégie de développement.

Laboratoires Partenaires :

  • URCA LISM
  • CRITT MDTS

Budget :

856 000 EUR

Entreprises Partenaires :

  • BOURGUIGNON BARRE
  • GROUPE PSA
  • ATELIERS DES JANVES

Financeurs :

  • FEDER
  • Conseil Régional Grand Est

Mots clés :

Outillage, Forge, Fonderie, Fabrication additive

 

Projets COMPRI

COMPRI : COmpréhension et Maitrise des PRocédés Innovants

Ce projet a pour but le développement de procédés innovants pour des applications durables dans l’industrie, la construction et comporte tout un axe de travail sur la fabrication additive. L’ambition est de mettre au point les méthodologies dédiées de développement de produits tenant compte du champ immense des possibilités offertes par la fabrication additive. Afin de maîtriser ces nouvelles applications (géométrie et multi-matériaux) rendues possibles par la fabrication additive, cet axe s’attachera à proposer des méthodes dédiées de simulation numérique et de numérisation 3D. Le couplage numérisation 3D/fabrication additive concerne de nombreux secteurs d’application sur le territoire, la conception / reconception d’outillages, cœur de métier de nombreux industriels de la région ou encore la restauration d’ouvrages d’arts/bâtiments par l’utilisation de matériaux agro sourcés.

Laboratoires Partenaires :

  • UTT
  • URCA
  • ENSAM
  • CRITT-MDTS

Budget :

7 590 000 EUR

Financeurs :

  • Conseil Régional Alsace Champagne-Ardenne Lorraine
  • Etat

Mots clés :

Fabrication additive, multi-matériaux, numérisation

 

Projet 3D PIM

3D PIM

Ce projet propose de travailler sur la combinaison de l’impression 3D à la technologie d’injection de poudres métalliques et/ou céramiques (PIM). L’idée innovante est de mettre en forme les pièces par fabrication additive en remplacement de l’injection qui est l’étape de mise en forme dans la technologie PIM. Le fait d’utiliser une mise en forme par fabrication additive permet d’ouvrir la technologie PIM à de la petite et moyenne série, de ne pas réaliser d’outillage coûteux d’injection, d’utiliser des imprimantes 3D sans fusion très coûteuses tout en conservant la qualité des pièces PIM, la possibilité de produire des composites, la biocompatibilité des surfaces PIM pour la reprise osseuse, etc…

Laboratoires Partenaires :

  • CRITT-MDTS
  • URCA-LISM

Financeurs :

  • FEDER
  • Conseil Régional Alsace Champagne-Ardenne Lorraine
  • Conseil Départemental des Ardennes
  • CRITT-MDTS

Mots clés :

Fabrication additive, PIM, MIM, CIM

 

Projet MONARCHIES

MONARCHIES : MOules et Noyaux ARCHitecturés par ImprEssion 3D Sable

Ce projet, au cœur de la fabrication additive sable, a pour objectif de concevoir des moules intégrant directement de nouvelles fonctionnalités propres à la fonderie (insert, évent, refroidisseur,...) mais aussi d'autres fonctions sur l'intelligence des moules et des produits coulés par l'incorporation de capteurs. Toutes ces évolutions conduisent à concevoir et réaliser des moules et noyaux architecturés. Ces moules architecturés répondront aux exigences multifonctionnelles dans l'association de différents matériaux (sable, liant) et dans l’optimisation de leur architecture (fonne, porosité, gradient de propriétés,...). Les évolutions rapides de la fabrication additive « sable » peuvent nous interroger sur sa capacité à devenir un moyen de production a part entière pour les petites et moyennes séries. Le projet MONARCHIES s’intègre dans une démarche de montée en gamme des PMES soit par la réalisation de leurs propres produits en fonderie, soit par la co-conception de nouveaux produits, soit par la réalisation de produits de plus en plus complexes. Cette valeur ajoutée est un élément de différenciation important face à la concurrence des pays low cost.

Laboratoires Partenaires :

  • URCA-LISM
  • ENSAM-LAMPA
  • Ecole Centrale de Nantes-Irrcyn

Entreprises Partenaires :

  • La Fonte Ardennaise
  • Fonderie Rocroyenne d’aluminium
  • Fonderie de Brousseval
  • Fonderie Vignon

Financeurs :

  • ANR

Mots clés :

Fabrication additive, sable, fonderie