La société d’ingénierie Fronius a participé à la qualification d’un modèle de composant fabriqué de manière additive en collaboration avec MIGAL.CO, Linde Engineering et TÜV SÜD.
Comme vous l’avez peut-être lu dans cet article, Fronius développe et commercialise un procédé de soudage optimisé en 3D qui permet d’améliorer l’impression 3D des métaux. En tant que membre du « groupe de travail conjoint pour les composants fabriqués de manière additive dans le cadre de la directive sur les équipements sous pression de l’Institut allemand de normalisation (DIN) », l’entreprise travaillait avec d’autres sociétés pour évaluer l’applicabilité du projet de norme prEN 13445-14 aux composants des récipients sous pression non cuits.
Chaque membre de ce groupe de travail a apporté son expertise à des méthodes spécifiques de la chaîne de processus sur leurs sites respectifs : qualification des matériaux, examen de la conception, qualification des processus, fabrication additive, composants, essais de pression et documentation complète de la chaîne de processus. Au final, une spécification contraignante de procédure de fabrication additive (AMPS) a été créée.
L’expertise spécifique de Fronius dans le cadre de ce projet
Tout d’abord, comme les autres procédés à base de fil, le procédé de soudage CMT de Fronius, appelé « Fronius Additive », fait fondre le fil de soudage, construisant ainsi la pièce à usiner couche par couche.
Pour éviter qu’une trop grande quantité de chaleur n’atteigne la pièce à souder, ces procédés doivent être conçus de manière à appliquer le moins d’énergie possible. Le procédé de soudage par transfert de métal à froid (CMT) basé sur le procédé MIG de Fronius est particulièrement adapté à l’impression 3D de composants en aluminium. Le CMT est un procédé de transfert à l’arc par immersion « froid » qui minimise l’apport de chaleur, malgré sa vitesse de dépôt élevée.
Ce procédé est donc idéal pour le soudage additif, où l’accumulation cyclique de cordons provoque un apport de chaleur élevé. Le CMT prend en charge des fonctions qui conviennent parfaitement à l’impression 3D de métaux. La « correction de puissance » en est un exemple typique. Cette fonction permet d’ajuster précisément la puissance électrique à la phase du processus concerné, tout en maintenant la vitesse de dépôt constante, explique un communiqué de presse.
« Avec nos fonctions CMT Additive Pro, spécialement développées pour la fabrication additive, telles que la correction de puissance ou le stabilisateur de dépôt qui maintient la vitesse de dépôt constante, nous pouvons contrôler avec précision la puissance absorbée et donc la hauteur et la largeur de la soudure », explique Leonhard Reiter de Fronius R&D.
Planifier la trajectoire et maîtriser la chaleur
La solution de Fronius est donc idéale pour la phase de production des pièces imprimées en 3D. La trajectoire de la tâche de soudage robotisée a été planifiée à l’aide d’une branche de tuyau modélisée en 3D dans le logiciel de FAO de Fronius.
« Nous avons calculé l’assemblage additif proposé – le programme de soudage proprement dit – en entrant la hauteur de couche, la position, la vitesse et la stratégie d’assemblage. La trajectoire de soudage a été visualisée dans une cellule de soudage robotisée que nous avons modélisée dans notre logiciel », ajoute Leonhard Reiter de Fronius R&D.
Un communiqué de presse explique que lors de la production proprement dite, les différentes épaisseurs de paroi dans la transition vers l’embranchement ont été mises en œuvre par le biais de différentes amplitudes d’oscillation.
Un équilibre thermique constant a été nécessaire pour assurer le point de soudure optimal d’un cordon à l’autre et l’écoulement uniforme du cordon de soudure. Pour ce faire, des travaux de soudage spécifiques à la couche ont été utilisés avec des paramètres spécifiques.
Le refroidissement pendant le soudage
En outre, une alimentation en eau et un retour d’eau ont été prévus pour le composant pendant le processus de soudage. Le niveau d’eau ainsi produit devait être suffisamment éloigné du point de soudage pour maintenir la température d’interpassage dans la zone qualifiée.
Cela a permis un soudage continu sans pause de refroidissement. Le refroidissement du composant a permis de minimiser la déformation du composant et d’augmenter la vitesse de dépôt.
« Pour observer l’accumulation des couches, nous avons utilisé une caméra qui s’est déclenchée en synchronisation avec le processus. Cela nous a permis d’analyser plus précisément les écarts de processus par la suite », ajoute Reiter de Fronius R&D.
Découvrez ici comment MIGAL.CO, Linde Engineering et TÜV SÜD ont été impliqués dans ce processus de normalisation. Les experts de Fronius fourniront de plus amples informations sur leur expertise dans le hall 12.0, stand C99, lors du salon Formnext 2024.
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