Fabrication additive métallique : le potentiel des systèmes automatisés d’élimination des poudres dans l’industrie spatiale

Andreas Hartmann, the CEO/CTO & Co-founder of Solukon

Le 4e Forum sur la fabrication additive a également été l’occasion de faire le point les acteurs bien établis de l’industrie. L’un d’entre eux qui a actuellement le vent en poupe est Solukon et pour cause, l’entreprise allemande relève actuellement les défis rencontrés avec la fabrication additive métallique : le retrait de la poudre.

La dernière fois que nous avons vu l’entreprise, c’était à Formnext, lorsqu’elle annonçait le lancement de AM Powder Plus (AMP+) en collaboration avec Assonic Dorstener Siebtechnik GmbH et ULT AG. Depuis lors, la société a lancé un nouveau système automatisé d’élimination des poudres conçu pour les composants surdimensionnés.

Lors de notre conversation à Berlin, Andreas Hartmann, le CEO/CTO et co-fondateur de Solukon, a souligné l’importance du post-traitement dans l’industrie spatiale. En effet, plus de 30% des systèmes de Solukon sont actuellement utilisés par les industries de l’espace et de l’aviation, y compris les agences spatiales nationales. Avec des clients aux États-Unis, en particulier en Californie, mais aussi en Europe et en Israël, Solukon est en train de préparer quelque chose qui mérite d’être pris au sérieux.

Le post-traitement « prend son envol »

L’industrie spatiale est un secteur où il fait bon être en ce moment. Les acteurs de cette industrie deviennent de plus en plus des adeptes majeurs de la fabrication additive. En effet, selon le dernier rapport de Research and Markets, la valeur annuelle des pièces fabriquées de manière additive dans l’industrie spatiale atteindra 4,7 milliards de dollars, entraînant des ventes annuelles de près d’un milliard de dollars d’équipements de FA, de logiciels et de matériaux – d’où l’intérêt croissant des fournisseurs pour les applications de l’industrie spatiale.

Au niveau de la fabrication, avec les progrès de la FA, de plus en plus d’entreprises optent pour la FA à base de métal, en particulier les technologies de lit de poudre et de fil.

La FA sur lit de poudre, en particulier, est reconnue pour ses meilleures tolérances et sa capacité à fournir une bonne finition de surface et des géométries plus complexes. Cependant, les différences entre les pièces produites rendent les processus de fabrication difficiles, surtout lorsqu’il s’agit de réfléchir à la manière d’obtenir une pièce finale parfaite tout en restant rentable.

« Les composants des fusées sont assez complexes à fabriquer. Une seule pièce cruciale peut comprendre de nombreux composants individuels en un bloc, avec une construction légère multifonctionnelle qui doit être réalisée. Si leur complexité fait de la FA, la technologie idéale, cela ne signifie pas que le processus de fabrication est moins difficile. En effet, la fabrication dans l’industrie des fusées nécessite de maîtriser et de traiter plus de données ; elle nécessite plus de contrôles de processus, sans parler des exigences en termes de certification », explique Hartmann.

En d’autres termes, cela signifie que les ingénieurs de l’industrie spatiale doivent faire face à de nouvelles exigences en termes de propreté des cavités internes par exemple, ou pour les canaux d’écoulement internes.

« Le contrôle des processus, la caractérisation des matériaux et le post-traitement sont des domaines qui doivent être développés pour la qualification de la FA », déclare le co-fondateur de Solukon, spécialisée dans ce que tout le monde appelle « post-traitement ». Il est intéressant de noter qu’en ce qui concerne le post-traitement, Hartmann explique que « certaines pièces intègrent souvent des canaux et des cavités internes fins et complexes qui retiennent la poudre qui ne peut pas être retirée facilement, faisant ainsi de cette étape de la fabrication un véritable goulot d’étranglement pour les opérateurs. Nous parlons de plusieurs jours pour les procédés manuels d’élimination de la poudre et de quelques heures seulement pour un système automatisé d’élimination de la poudre ».

Qu’est-ce qui rend l’enlèvement automatisé de la poudre de Solukon exceptionnel ?

Tout d’abord, il convient de noter que pour l’instant, le système automatisé de dépoussiérage de Solukon peut être exploité par tout opérateur qui construit une pièce sur un système de FA métal sur lit de poudre. À ce stade, le CEO ne peut pas révéler les aspects clés de leur technologie ni le type de pièces que son système pourrait traiter, car un brevet est encore en instance pour cela.

Hartmann confirme que « le numéro de lot des pièces aérospatiales correspond parfaitement à la dépose automatique. De plus, notre processus est suffisamment intelligent pour les pièces les plus complexes. L’exigence d’une grande précision de répétition des résultats de nettoyage est obtenue beaucoup plus facilement et de manière plus fiable qu’avec le dépoudrage manuel.

Avec notre système haut de gamme actuel SFM-AT800-S, il est non seulement possible de déplacer la pièce dans n’importe quelle position spatiale, mais aussi de programmer ou d’enseigner des trajectoires infinies conformes à la géométrie interne. Ainsi, la pièce peut suivre le trajet de canaux en forme de labyrinthe. C’est une fonction obligatoire pour le dépoudrage de pièces complexes comme les échangeurs de chaleur. Nous avons adopté cette fonction unique pour notre nouveau SFM-AT-1000, en particulier pour les fabricants de gros moteurs de fusée entièrement intégrés. La dépose de moteurs de fusée complexes jusqu’à 1 mètre de hauteur est désormais facile. Enfin et surtout, grâce à notre procédé sec et sans contamination, la poudre retirée reste intacte et peut être réutilisée pour un autre processus de fabrication. »

Au-delà des aspects techniques du système, la technologie d’élimination des poudres de Solukon sensibilise de plus en plus les gens à l’exposition aux pièces métalliques et aux risques pour la santé. Disposer d’un équipement parfait est une bonne chose, mais tirer parti de cet équipement dans un environnement qui ne présente aucun risque pour les opérateurs est bien mieux. À cet égard, la conception sans allumage et une atmosphère de gaz inerte supplémentaire à sécurité contrôlée préviennent tout risque d’explosion pendant le processus – risques qui pourraient résulter de nuages de poussières de poudres métalliques explosives comme le titane.

En outre, il convient de noter que la société travaille actuellement sur de nouvelles fonctions d’automatisation et de surveillance des processus, d’où l’étroite coopération avec certains clients des industries spatiale et aéronautique.

Processus d’élimination des poudres ou post-traitement ?

Il est à noter que tout au long de notre conversation, le porte-parole de Solukon n’a pas utilisé le mot « post-traitement » en parlant de l’élimination des poudres métalliques et cela a été fait à dessein :

« Les gens ont tendance à lier le retrait de la poudre au post-traitement, mais en réalité, ce n’est pas le cas. À notre avis, l’enlèvement de la poudre n’est pas un post-traitement. Si on regarde de plus près, elle fait en fait partie de la phase de fabrication et est une étape obligatoire pour permettre un traitement sans problème dans le flux de travail suivant. Le post-traitement commence lorsque la pièce est complètement dépourvue de poudre. Ce que nous faisons n’influence pas la pièce elle-même », explique-le CEO/CTO.

Avec un clin d’œil et un sourire, il ajoute « plutôt que d’utiliser le mot « dépoussiérage », peut-être devrions-nous dire quelque chose comme « pré-post-traitement » ».

En résumé, au-delà de l’industrie spatiale, les défis de la fabrication sont un moteur permanent de l’innovation. Dans l’industrie de la fabrication additive, la liste croissante des collaborations et les développements technologiques de Solukon sont des exemples tangibles qui montrent les capacités de la société. Il reste évidemment plusieurs défis à relever, mais pour l’instant, la société fait partie de cette petite liste d’entreprises qui sont particulièrement bien placées pour fournir à l’industrie spatiale un atout précieux.

 

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