L’impression 3D métallique s’installe au Techlab de l'EPF | EPF Ecole d'ingénieurs

L’impression 3D métallique s’installe au Techlab de l'EPF

Publié le 21/02/2020

Une nouvelle chaine de Fabrication Additive 3D vient d’être installée au Techlab de l’EPF Sceaux. Elle permettra aux élèves d’avoir accès à un nouveau type d’impression et de leur confier de nouveaux projets d’industriels avec un encadrement par une équipe pédagogique dédiée.

Le Techlab de Sceaux offre aux étudiants du matériel dédié à la recherche, à l’enseignement et au prototypage pour mener à bien leur projet d’ingénierie. En complément d’un Découpeur Graveur et d’Imprimantes 3D Polymères déjà présents sur le site, la chaîne de Fabrication Additive 3D métallique vient renforcer les outils pédagogiques à disposition de nos élèves.

Qu’est-ce que la Fabrication Additive 3D métallique ?

Il s’agit d’une chaine composée de 3 machines interdépendantes : l’imprimante 3D métallique (1), la machine de déliantage (2) et le four de frittage (3) permettant de fabriquer des pièces métalliques en un processus d’impression innovant sur trois étapes :

     1. L’impression :

La pièce, déjà modélisée est envoyée à l’imprimante 3D métallique FDM (dépôt de Matière fondue) qui contient la matière première solide composée d’un mélange de matériau métallique et de matériau liant. Le temps d’impression dépend du volume de la pièce et de la quantité des matériaux insérés.

     2. Le déliantage :

Une fois que la pièce est imprimée, elle passe ensuite dans la machine de déliantage (pour retirer le matériau liant). Les produits utilisés pour enlever le liant sont recyclés et réutilisés pour les prochaines opérations de déliantage.

     3. Le frittage :

3e et dernière étape du processus, la pièce est insérée dans le four de frittage afin de donner sa consistance au matériau grâce au processus thermique (à 1400°C). Le four lie toute la pièce et réduit sa taille. Cette étape dure environ 2 jours selon la pièce.

Voici quelques exemples tests d'objets imprimés : 

Davantage d’innovation au sein du Techlab

Contrairement aux méthodes d’usinage classiques (par enlèvement de matière), la Fabricaiton Additive offre de nombreux avantages. Le principal est l’allègement des structures grâce à l’optimisation topologique : le matériau n’est présent que là où il est nécessaire. La Fabrication Additive permet également d’éviter les assemblages superflus et de fonctionnaliser la pièce c'est-à-dire lui introduire des fonctions supplémentaires (exemple : ajouter un circuit hydraulique interne à la pièce).

Cet ensemble de trois machines reste peu commun dans les écoles d’ingénieurs en général. Un Scan 3D Laser et un écran tactile grand format seront bientôt installés pour compléter le Techlab du campus de Sceaux afin de développer les travaux de recherche et initier des collaborations industrielles en faisant travailler les élèves sur des projets innovants.

L’impression 3D métallique présentée au colloque AUSSOIS 2020

Depuis 1989, l’association Mécamat tient son colloque national annuel à la fin du mois de janvier. Lors de ces colloques, un état de l'art exhaustif de quelques thématiques qui touchent à la mécanique et aux matériaux est proposé. Cette année, l’EPF a participé au colloque AUSSOIS 2020 qui s’est déroulé du 20 au 24 janvier dernier à Aussois (Savoie). La problématique des « contraintes résiduelles : de nouveaux outils pour de nouveaux défis » a été abordée avec plusieurs sections d’exposés présentés par plusieurs chercheurs spécialistes nationaux de la « recherche académique » et de la « recherche industrielle » françaises avec la présence de plusieurs industriels (CEA, Safran, EDF, ONERA, PSA…).

À cette occasion, Mahdi CHEMKHI, enseignant-chercheur à l’EPF et ICD/lasmiss (UTT), sur le campus de Troyes, a pu présenter les derniers résultats de recherche obtenus sur la machine de Fabrication Additive 3D métallique « Metal X de Markforged ». Une session riche en échanges et en rencontres avec plusieurs chercheurs très intéressés par cette nouvelle technologie acquise par l’EPF.

L'exposé de Mahdi CHEMKHI portait surl’effet des différents paramètres de fabrication additive sur les contraintes résiduelles et le comportement mécanique des pièces en acier inoxydable martensitique 17 4PH issues de l’imprimante 3D Metal X de Markforged . Ce congrès fut l'occasion de présenter également une partie des travaux réalisés par M. SADDOUK, stagiaire (financé par Troyes Champagne Métropole) au sein du campus de Troyes, concernant les propriétés mécaniques et la précision géométrique des pièces issues de l’imprimante métallique en fonction des différents paramètres du procédé. 

La participation de l’EPF à ce colloque ainsi que les différents échanges effectués ont permis d’étendre la notoriété de l’école sur le plan académique et également de mettre en avant les différentes actions menées par l’EPF dans le domaine des procédés additifs non seulement en recherche, mais également comme support à l’apprentissage des élèves ingénieurs (notamment, l’action dédiée à la formation en fabrication additive par la FabAdd-Académie).

"Jusqu’à présent, l’impression métallique était menée dans des atmosphères très contrôlées, avec beaucoup de précautions, parfois contraignantes pour les utilisateurs", souligne Mahdi CHEMKHI. "Les deux nouvelles technologies innovantes d’impression 3D métallique (des deux fabricants Markforged et Desktop Metal), récemment acquises par l’EPF, rendent l’impression 3D métallique plus rapide tout en diminuant les coûts de fabrication, plus accessibles avec un processus propre et moins dangereux, ce qui est idéal dans un cadre éducatif."

Pour plus d'informations, contactez Cédric ZACCARDI,
enseignant-chercheur à l'EPF, à l'adresse : cedric.zaccardi@epf.fr