Longue vie au nouveau GIS HEAD !

Emergents au début des années 2000, les procédés de fabrication additive utilisant des sources de hautes énergies (lasers, faisceaux d’électrons…) sont arrivés à maturité et sont prêts à être déployés dans l’industrie à plus grande échelle.

Ces procédés permettent de fabriquer un objet physique à partir d’un objet numérique, par ajout de matière couche par couche. Chaque secteur industriel peut y trouver un intérêt particulier. « Dans l’aéronautique, les matériaux obtenus par fabrication additive peuvent par exemple présenter des performances particulièrement attractives et la possibilité de réaliser des pièces complexes ou architecturées peut repousser les limites de l’allègement, indique Jean-Jacques Blandin, directeur de recherche CNRS et enseignant à Grenoble INP – Phelma, UGA. Dans d’autres secteurs comme dans le médical, ce sera la possibilité de réaliser des pièces sur mesure sans surcoût, comme les prothèses, qui représentera un réel avantage concurrentiel. »

Cette volonté de structuration au niveau national s’appuie sur une structuration régionale existante. En région Auvergne Rhône-Alpes, le réseau Initiative 3D regroupe déjà sous l’égide du pôle de compétitivité CIMES¹, centres techniques et laboratoires académiques fortement impliqués dans la fabrication additive métallique « Ainsi, le GIS complète l’offre régionale au niveau national pour la recherche amont en fabrication additive » Le GIS a pour ambition d’associer les forces des différents laboratoires partenaires sur des sujets de rupture en lien avec les matériaux, identifiés en collaboration avec un club d’industriels.

Dans ce contexte, le pôle grenoblois a un rôle important à jouer, grâce notamment à un soutien important apporté par l’établissement ou le labex CEMAM² sur ces nouvelles technologies. Les laboratoires disposent ainsi aujourd’hui de différentes technologies de fabrication additive métallique. Les laboratoires SIMAP³ et GSCOP⁴ qui travaillent, depuis l’origine, en collaboration sur ces technologies, ont ainsi un plateau unique en France de fusion de métaux par faisceau d’électrons avec trois machines. Ils disposent également de la technologie fusion de fils par arc électrique (technologie WAAM⁵) ou par laser et de procédés dits indirects intégrant une étape de frittage. Ces équipements sont aujourd’hui installés sur des plateformes rénovées dans le cadre des projets A2I sur le site Viallet et ECOMARCH sur le campus.

Grenoble INP dispose enfin, en particulier au travers du CMTC⁶, de moyens avancés de caractérisation des matériaux. La microscopie électronique en transmission (et notamment grâce à la technologie ASTAR développée au SIMAP) s’avère particulièrement fructueuse pour observer aux échelles pertinentes la microstructure des matériaux obtenus par fabrication additive et ainsi d’optimiser les paramètres de fabrication (puissance et vitesse de déplacement du faisceau, trajectoires etc.).  Le partenariat avec l’ESRF⁷ autour de la tomographie X a également rendu possible la mise en œuvre de la fabrication additive métallique sous rayonnement synchrotron, et donc le suivi en direct de l’apparition d’éventuels défauts dans la structure. 

« Toutes ces techniques permettent de mieux comprendre les relations qui existent entre ces microstructures souvent nouvelles et les propriétés, et de jouer sur celles-ci afin d’obtenir des matériaux sur mesure. De nombreux travaux ont été réalisés en ce sens avec des industriels tels que Schneider Electric, EDF, Thalès, AddUp, Dassault ou Constellium. »

 

[1] Creating Integrated MEchanicals Systems
[2] Centre d’Excellence des Matériaux Architecturés Multifonctionnels
[3] Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés, UGA / Grenoble INP / CNRS
[4] Grenoble - Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production, UGA / Grenoble INP / CNRS
[5] Wire Arc Additive Manufacturing
[6] Consortium des Moyens Techniques Communs
[7] European Synchrotron Radiation Facility