Fabrication additive

Recherche du LISM sur le Campus de Charleville-Mézières

Les travaux de recherche de l’équipe du LISM présente sur le Campus de Charleville-Mézières sont orientés sur la modélisation des procédés de fabrication et sur leur optimisation par simulation numérique.

De nombreux travaux ont été réalisés sur le grenaillage de précontrainte, l’amélioration de la tenue des outillages de forge, le démasselotage à chaud des pièces fabriquées par un procédé hybride fonderie - forge, l’optimisation de la thermique des moules de plasturgie à haute cadence et sur le procédé PIM en collaboration avec le CRITT MDTS.

Depuis quelques années, le LISM a intégré la fabrication additive (FA) comme axe de recherche prioritaire. Cette nouvelle technologie de fabrication par apport de matière couche par couche n’est qu’au début de son développement et intéresse de nombreux secteurs comme l’aéronautique, le médical, l’énergie et le transport.

La fabrication additive oblige le concepteur à changer de paradigme du fait qu’il n’y a aucune limitation de forme, que le coût de fabrication est totalement décorrélé de la complexité géométrique des pièces et que la personnalisation des produits est obtenue sans surcoût.

Les travaux de recherche du laboratoire portent sur :

- La reconception des produits : compte tenu du coût des poudres et de l’investissement des machines, les produits doivent être conçus en partant des surfaces fonctionnelles et reliées par des volumes définis à partir des règles métiers et par optimisation topologique.

- La modélisation des procédés de fabrication additive :La modélisation du procédé de fabrication de pièces doit permettre, d’une part, de prédire les caractéristiques des pièces fabriquées et, d’autre part, d’optimiser la fabrication des pièces. Les caractéristiques matériaux et dimensionnelles sont directement liées à des phénomènes physiques (mécanique des fluides, transfert de chaleur, thermochimie,…) qui dépendent des paramètres du procédé. La modélisation de la fabrication est réalisée par un modèle empirique à partir de plan d’expériences ou par des modèles analytiques des phénomènes physiques dépendant des paramètres du procédé (figure 1).

Fabrication additive - Figure 1 (JPG 94ko)

- La conception des moules de fonderie pour l’impression 3D : Les imprimantes 3D sable (figure 2) permettent de réaliser directement des moules sans dépouille avec des noyaux intégrés remettant en cause les démarches traditionnelles de conception de moules. Ces imprimantes sont utilisées pour fabriquer des moules ou des parties de moules pour les petites séries. Cette technologie est souvent combinée aux procédés conventionnels pour réaliser des moules hybrides répondant aux contraintes technico économiques des petites séries. Le LISM réalise ses travaux de recherche sur la mesure de la capabilité de l’imprimante 3D sable, la caractérisation mécanique des moules réalisées par impression 3D, sur la méthodologie et les règles métiers de conception des moules réalisés par impression 3D.

Fabrication additive - Figure 2 (JPG 41ko)

La méthodologie de conception des moules par impression 3D a été testée sur de nombreux cas industriels dont un flotteur en fonte et un luminaire1 en aluminium (figure 3)

Fabrication additive - Figure 3 (JPG 115ko)

Le LISM accompagne les fonderies champardennaises dans le cadre du plan de progrès régional des fondeurs et répond aux différents appels à projet du Conseil Régional de la Champagne Ardenne, de l’ANR,…


1 "Modèle Déposé, design Octavie Bonna pour la Fonderie Rocroyenne d'Aluminium ou F.R.A"