Un consortium normand s’est lancé dans le développement du projet CLIP FAM, pour Caractérisation du Lit de Poudre pour la Fabrication Additive Métallique. Financé par la région Normandie et l’Union Européenne, CLIP FAM permettra une meilleure compréhension du rôle joué par les caractéristiques du lit de poudre sur les propriétés générales de pièces métalliques obtenues en fabrication additive.

La Fabrication Additive Métallique (FAM) est identifiée comme une technologie clé :  contrairement à la fabrication de pièces par enlèvement de matière, la fabrication additive métallique permet de réaliser des formes complexes avec des séries flexibles. On estime aujourd’hui une croissance mondiale du marché relatif à cette technologie récente d’environ 20 % par an. Il est donc primordial que la France reste dans la compétition par rapport à cette technologie.

Une opportunité pour la Normandie 

La Normandie possède des compétences fortes autour de l’élaboration des poudres (projet d’implantation de Métal Value notamment), de l’étude à la conception du produit fini jusqu’à son optimisation in situ ou post- fabrication et de la mise en œuvre industrielle. L’ensemble de ces acteurs, à savoir Analyses & Surface, ArianeGroup, CEVAA, CRISMAT, GPM, INSA Rouen Normandie, LMN, NAE et Volum-e, se sont unis pour les mêmes enjeux : la qualification de la poudre pour la production de pièces de qualité et pour assurer des gains de productivité.

Les propriétés fonctionnelles des alliages métalliques obtenus en fabrication additive sont fortement dépendantes des paramètres généraux du procédé à travers la microstructure du matériau élaboré.  Ainsi, la présence de porosités, d’une texture cristallographique ou morphologique, la présence de zones de matière non fondue, les contraintes résiduelles issues des gradients thermiques sont autant de facteurs pouvant nuire aux propriétés mécaniques des pièces obtenues en FAM comparativement à une élaboration classique par coulée. Ces différents défauts sont en partie liés aux caractéristiques de la poudre utilisée lors de la fabrication.

Une caractérisation incomplète à ce jour

A l’heure actuelle, la caractérisation de la poudre n’est pas représentative de la réalité du procédé et est relativement coûteuse.  Le développement d’un outil de caractérisation réaliste et simple de qualification des poudres en fabrication additive métallique permettrait de mieux appréhender l’impact de la qualité de la poudre sur les pièces.

Le projet CLIP FAM a débuté le 1 er   décembre dernier et devrait s’achever fin mars 2022. Durant cette période, 4 livrables sont attendus :

• Développer une méthode de caractérisation de l’étalabilité des poudres métalliques pour la fabrication additive (banc d’essai) ;
• Renforcer la modélisation de l’étalabilité afin d’anticiper une production optimale ;
• Évaluer l’impact d’une poudre avec une bonne/mauvaise étalabilité sur la pièce produite ;
• Appuyer l’émergence d’une norme spécifique sur la poudre (volet étalabilité).

Une synergie entre chaque partie prenante

Déjà retenue par la Direction Générale des Entreprises (DGE) pour promouvoir et informer les entreprises nationales de l’évolution de la normalisation sur la fabrication additive, Normandie AeroEspace accentuera cette action dans le cadre de ce projet et soutiendra la coordination globale du projet.

• Analyses et Surface aura en charge le pilotage du lot 1 qui a pour objectif la caractérisation de l’étalabilité des poudres. Ce lot est mené en partenariat avec le CEVAA, le LMN et ArianeGroup.  Il vise également à modéliser l’étalabilité des poudres et améliorer la compréhension du phénomène sur la base des paramètres clés.
• Le GPM aura en charge le pilotage du lot 2 qui doit caractériser et comparer plusieurs pièces issues de différents procès de fabrication additive, lot réalisé en partenariat avec l’ensemble des acteurs dont le CRISMAT, Volum-e et ArianeGroup qui fourniront les éprouvettes de test.
• ArianeGroup pilotera le lot 3 afin d’évaluer l’impact d’une poudre avec une bonne/mauvaise étalabilité sur la pièce produite. Puis, Volum-e en charge du lot 4 sur la normalisation valorisera les travaux des comités de normalisation et alimentera les réflexions avec les résultats du projet.

Le projet CLIP FAM est un projet fédérateur et une première étape dans la structuration des acteurs de fabrication additive en Normandie. Positionné sur un niveau de maturité technologique, il permettra une meilleure compréhension des paramètres liés à la fabrication additive en conditions représentatives et une large diffusion des connaissances au travers de la normalisation.