Dans le cadre du projet international « Ad-Proc-Add » du cluster mécatronique ecoplus, des chercheurs belges ont étudié l’influence de divers processus de la chaîne de fabrication additive-soustractive (ASM = additive-subtractive manufacturing process chain) sur la qualité du produit final et ont développé des modèles empiriques pour prédire la géométrie des cordons pour le processus conventionnel de soudage à l’arc sous gaz et le processus de transfert de métal à froid.
La fabrication additive par fil et arc (WAAM = Wire and Arc Additive Manufacturing) est une technique de fabrication additive qui utilise un arc électrique comme source de fusion pour faire fondre un fil d’apport et construire un composant couche par couche. La technologie WAAM permet de produire efficacement des pièces métalliques de taille moyenne à grande, mais après le dépôt, elle présente une faible précision dimensionnelle et une qualité de surface médiocre, raison pour laquelle un post-traitement soustractif supplémentaire est généralement nécessaire.
Dans le cadre du projet international « Ad-Proc-Add », une équipe belge de la KU Leuven, de l’Université Thomas More, de l’Institut belge de soudure npo et de Sirris a étudié l’influence des différents processus de la chaîne de fabrication additive-soustractive (ASM) sur la qualité du produit final. Des modèles empiriques de prévision de la géométrie des cordons ont été créés pour le procédé conventionnel de soudage à l’arc sous gaz et métal (GMAW) et pour le procédé de transfert à froid de métal (CMT).
Éliminer les défauts des matériaux et améliorer la qualité de la surface
L’un des aspects essentiels du projet consistait à déterminer le matériau à fournir pour l’usinage afin d’obtenir la précision dimensionnelle et de forme requise pour la pièce. Il a été constaté que les paramètres du procédé WAAM ont une influence significative sur la largeur effective de la paroi, la qualité de la surface après le dépôt et la quantité minimale de matière à enlever au cours de l’étape de post-traitement.
Un autre résultat important concerne le positionnement, l’orientation et les paramètres de coupe optimaux des pièces pour le post-traitement. Les expériences ont montré que les paramètres du procédé WAAM, en particulier la vitesse, l’avance du fil et la température d’interpassage, ont une influence significative sur les caractéristiques de la surface déposée et la largeur globale de la paroi qui influencent le procédé de fraisage.
Des progrès significatifs ont été réalisés grâce au développement de plates-formes multi-capteurs, utilisées séparément pour les étapes de fabrication additive (FA) et de post-traitement, afin d’étudier l’influence des différents processus sur les propriétés de la pièce finale. En contrôlant le courant, la tension, le débit de gaz et la température, la stabilité du processus WAAM a pu être évaluée, ce qui a permis d’éliminer divers défauts des matériaux et d’améliorer la performance de la surface.
Les connaissances acquises ont été appliquées à diverses études de cas industriels. La recherche sur la technologie WAAM basée sur le GMAW et la chaîne de processus ASM fait maintenant partie de plusieurs cours de formation à la KU Leuven et à Thomas More. Ces avancées démontrent l’énorme potentiel de la technologie WAAM et la manière dont elle peut être utilisée pour améliorer l’efficacité et la qualité de la fabrication additive.
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