Formnext novembre 2021 - Francfort - le salon de la fabrication additive.
Formnext, un des plus grands rendez-vous professionnels de la fabrication additive dans le monde, a eu lieu du 16 au 19 novembre 2021. Après une édition 2020 exclusivement en ligne, cette édition s’est déroulée en présentiel à Francfort en Allemagne avec un protocole sanitaire en conséquence. En parallèle et pour palier certaines difficultés à se déplacer pour cause de l’importante reprise du COVID en Allemagne, les organisateurs ont mis en place « Formnext.TV », une chaine YouTube dans le but de présenter les actualités du salon avec des visites de stands, interviews de leurs représentants et tables rondes.
Lors de ce salon incontournable de la fabrication additive, 600 exposants répartis sur 3 halls sont venus présenter leurs solutions, produits et machines, … Cet évènement a attiré environ 17 000 visiteurs de 76 pays différents. CTIF était présent sur Formnext via un stand commun avec trois autres centres techniques : le CETIM, CEA et IPC, portés par CIMES (pôle de compétitivité mécanique) et Initiative 3D.
Richesse du salon Formnext
La richesse que reflétait ce salon trouve son origine sans doute dans les nombreuses possibilités qu’offrent la fabrication additive sur plusieurs niveaux ; la nature et forme de la matière première (métallique ou non métallique), la liberté en termes de design amenant des fonctionnalités supplémentaires sur les pièces et enfin la diversité des procédés d’impression 3D. Un large éventail de pièces et de produits était exposé, issues des divers secteurs industriels tels que l’aéronautique, l’automobile, l’aérospatiale, l’ingénierie mécanique, le secteur médicale mais également le sport, l’art ou la joaillerie.
Tous les procédés de fabrication additive étaient présents dans le salon ; métallique (LPBF- Laser powder bed fusion, Binder jetting, procédés DED pour Direct Energy Deposition, cold spray, …) et non métallique (SLS- Frittage Sélectif par Laser, MJF- Multi Jet Fusion, FDM- Dépôt de Fil Fondu, DLS – Digital Light Synthesis, DMLS-Fusion sélective par laser, Extrusion de granulés composites ou de granulés thermoplastiques, …).
Vers l’industrialisation de la fabrication additive
Une volonté d’industrialiser la fabrication additive et de pouvoir l’intégrer dans les processus de production s’est clairement ressentie et était affichée par les fournisseurs. Les vecteurs favorisant ce processus sont entre autres l’automatisation, la vitesse d’impression sans oublier une qualité de fabrication supérieure, autant de défis pour les fabricants de machines et distributeurs de solution de simulation.
Imprimer en Large Scale
On a pu apercevoir des machines imposantes dans les allées du salon avec une mise en évidence de la volonté de pousser les limites de la fabrication additive plus loin et de s’affranchir des contraintes de dimension des pièces. Quelque soit la nature de la matière première – polymères, composites ou métal – la fabrication de pièces de grande dimension était mise en avant. Dans ce cadre, la jeune entreprise MX3D a présenté sa machine pour l’impression 3D Métal utilisant le procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) issu de la technologie DED (Direct Energy Deposition). Cette machine est dotée d’un bras robotisé permettant d’augmenter le volume d’impression. Un bras robotique pour l’impression 3D a été également présenté par l’institut Fraunhofer et l’entreprise Yizumi.
Evolution des procédés et hybridation
Plusieurs fabricants ont mis en évidence l’évolution vers des systèmes combinant une technologie d’impression 3D avec des machines CNC. LaserTec 65 a ainsi présenté sa technologie hybride basée sur le DED (Directed Energy Deposition) couplée à l’usinage 5 axes pour les pièces de grande taille. Le fabricant italien CMS a, quant-à-lui, présenté sa machine de fabrication additive de grandes pièces avec la technologie d’extrusion de thermoplastiques (standards et techniques) avec une tête interchangeable en seulement 30 secondes offrant la possibilité de réaliser des fraisages. La société Meltio a exposé sa machine 3D métal basée sur la technologie de dépôt métallique par laser avec la spécificité WP-LMD “Wire-Powder Laser Metal Deposition” compatible avec deux natures de matière premières fil et poudres. Cette machine permet de produire des pièces métalliques en 3D à partir de fil métallique, de poudre ou les deux simultanément, sans avoir besoin de changer la buse ouvrant le champ à l’exploitation de nouveaux alliages et à la réalisation de tests de gradients fonctionnels.
Les nouvelles machines
Exone a dévoilé son dernier développement de la série Pro pour le Métal Binder jetting, la X1160 Pro avec une vitesse d’impression de 10 m³/heure et un volume de fabrication de 160 litres. Avec ces caractéristiques, la X1160 Pro devient sans doute la plus grande machine disponible sur le marché pour la production de pièces métalliques, céramiques et composites en impression 3D. On pouvait noter la présentation sur le salon Fornext de la VX1000 HSS, dernière machine de Voxeljet. Il s’agit d’un système d’impression 3D haute performance pour la fabrication additive de polymères. Ce procédé de frittage à grande vitesse (HSS) est largement comparable au procédé de fusion multiJet MJF de HP et peut produire des pièces en plastique avec des propriétés mécaniques comparables au frittage laser et au moulage par injection. Enfin, était exposé la nouvelle imprimante 3D SLS 380 de 3Dsytems est une machine équipée d’une caméra infrarouge haute résolution intégrée qui peut enregistrer plus de 100 000 captures de données thermiques par seconde, permettant de mieux contrôler l’uniformité thermique dans la chambre de frittage.
Logiciel et outils de simulation
Face à l’impulsion de la fabrication additive, le domaine du Software connait un fort essor. Il est challengé à plusieurs niveaux, que ce soit en termes de conception, de fabrication ou de post-traitement. Ces outils, devenus incontournables, permettent aux concepteurs/entreprises d’anticiper les difficultés potentielles des process de fabrication et d’optimiser la fabrication de leurs pièces en 3D avant réalisation.
Les solutions et outils sont multiples. L’entreprise Additive LAb a ainsi présenté son logiciel AdditiveLAb destiné aux pièces métalliques et qui utilise une approche de simulation multi-échelle pour l’analyse mécanique, la prédiction de contraintes et des déformations et enfin l’analyse thermique de la fabrication additive. Core Technologie a développé le logiciel 4DAdditive traitant l’ingénierie CAO pour la fabrication additive (gestion de données CAO, optimisation du plateau d’impression, analyse géométrique avancée, …). Additive Industries avec Sigma Labs ont présenté le PrintRite 3D, logiciel spécialisé dans le contrôle qualité pour les processus de fabrication additive ; une solution de monitoring et d’analyse en temps réel du bain liquide qui permettrait de réduire les pertes, optimiser le débit et accélérer le développement du produit et la qualification des pièces.
Post traitement et parachèvement
Le post-traitement et le parachèvement des pièces issues de la fabrication additive est une étape nécessaire et primordiale. La nature de des opérations dépend du procédé de fabrication. Eliminer rapidement et simplement les supports sans endommager la pièce, obtenir rapidement et efficacement la surface souhaitée, travailler les pièces avec des formes difficilement accessibles ; autant de challenges pour les experts de ce domaine. On notait la présence sur le salon de différents exposants comme Supfina avec des solutions machines-outils de haute précision, Biax proposant divers outils de finition de pièces couvrant une large gamme de matériaux métalliques, Joke avec diverses solutions dont la station ENESKApostprocess, BinC Industries qui proposait la technologie MMP (Micro Machning Process) procédé d’hyper-finition de surface consistant à appliquer un traitement « mécanico-physico-catalyste » pour un traitement sélectif et une maitrise de la rugosité. On remarquait également la présence de fournisseurs de moyens de traitement thermique, nécessaire pour plusieurs procédés de fabrication additive, comme Nabertherm, AMAZEMET (fournisseur de four de TTH sous vide), Cremer avec des fours industriels de HIP (compaction isostatique à chaud) et CIP (compaction isostatique à froid). Des industriels du contrôle de pièces étaient également présents sur le salon comme YXLON qui proposait des équipements industriels de radiographie et CT (Computed Tomography) ou Telsonic avec des solutions basées sur la technologie ultrasonique industrielle.
Développement durable et recyclage
La réflexion autour des problématiques liées à l’écologie et la durabilité intégrant des enjeux environnementaux, sociaux et économiques est d’ores et déjà engagée. Le domaine de l’impression 3D n’y échappe pas. La question de l’écologie et de la recyclabilité des pièces issues de la fabrication additive s’est posée à quelques reprises lors des échanges. Les entreprises sont amenées à approfondir la réflexion et à adopter des approches plus respectueuses de l’environnement en intégrant entre autres l’écoconception. Face à cet enjeu, les aspects coût qui prônaient jusqu’à maintenant sur le choix du matériau pourraient prendre petit à petit la seconde place après la recyclabilité du produit.
Un secteur en plein essor
Formnext 2021 a rassemblé divers acteurs de la totalité de la chaine de la fabrication additive montrant que ce secteur industriel est en plein essor. Certes, la fabrication additive a su déjà séduire divers secteurs mais de nombreux challenges restent encore à relever ; automatiser le processus de production, miser sur des outils de simulation comme levier de développement et d’optimisation, accélérer le post-traitement, améliorer la rentabilité et la flexibilité des moyens de post-traitement et de parachèvement, raccourcir les délais de mise sur le marché (Time-To-Market). Tous ces challenges laissent envisager un prochain évènement riche en nouveaux développement et innovation.
Remerciement à Sabeur JEDID pour son éclairage sur les nouvelles machines
NB : La liste des exposants et des innovations cités dans cet article n’est pas exhaustive
La science des matériaux est une source inépuisable d’innovation. Développer des matériaux (Titane, Inconel, …) pour répondre aux exigences fonctionnelles.