Le concours de la meilleure collaboration client-fournisseur autour d'un projet de Fabrication Additive
Hall of Fame - Trophée 3D Print Congress & Exhibition - Lyon 2022.
Le trophée Hall of Fame récompense chaque année la réalisation d'une pièce en fabrication additive (incluant les phase de conception, de fabrication, de post-traitement et de contrôle de pièce) dans le cadre d'une collaboration client-fournisseur.
Le projet doit être présenté via un dossier de candidature complet et une soutenance devant un jury d'experts.
Parmis de nombreux dossiers seulement 5 sont nominés. Le 6 Avril 2022 les 5 sociétés nomminées soutiennent de nouveaux leur projet devant le jury et devant les visiteurs du salon.
Le projet JANUS Engineering x IREPA ALSER
La Fabrication Additive en mode XXL de l'idée à la fabrication en passant par la conception.
La problématique industrielle d'origine
La problématique rencontrée par IREPA LASER en répondant à la demande de la société Wine & Tools (réaliser un moule de très grandes dimensions - hauteur 2.6m et diamètre maxi 2.25m - destiné à produire des cuves à vin par rotomoulage) était de devoir concevoir & fabriquer des pièces de grand format et correctes dès leur première sortie de fabrication (en termes de matière et de géométrie).
D'autres enjeux majeurs étaient de réduire les délais, tout en s'assurant des coûts de réalisation compétitifs, le tout en mettant en place un procédé user-friendly. Face à ces problématiques JANUS Engineering a répondu présent à l'appel de IREPA LASER en faisant preuve de disponibilité, en mettant en oeuvre toute sont expertise et en s'adaptant aux particularités du projet, en particulier l'association de deux robots et des 17 axes en résultant.
Il était donc essentiel de pouvoir piloter cette cellule robotique, de programmer cette pièce énorme, et de transmettre les compétences nécessaires à la mise en œuvre d'un tout nouveau process de fabrication !
Pourquoi la fabrication additive a-t-elle été envisagée ?
Dans la réalisation de ce projet, la Fabrication Additive par procédé DED-CLAD® est apparue comme une évidence car elle répondait entièrement à la complexité des contraintes imposées par la fabrication de pièces XXL.
En effet, la Fabrication Additive apporte une grande flexibilité de fabrication qui se traduit par une grande liberté dans les géométries et la modification facile d'une conception, permettant ainsi d'optimiser et fonctionnaliser le design de la pièce. De plus on peut réduire les temps de fabrication et les délais de livraison. Enfin les derniers développements des procédés DED offrent la possibilité de maîtriser la fabrication des pièces de très grandes dimensions, avec des vitesses de construction de plusieurs kg/h (près de 4 kg/h dans le cas du procédé DED-CLAD® utilisé).
Le challenge
Evidemment, comme nous sommes dans le XXL, la taille du moule en lui-même représentait un véritable challenge. De nombreuses difficultés en découlent dont en premier lieu les contraintes thermomécaniques qui engendrent des déformations, mais aussi le besoin d'obtenir une bonne qualité de surface, afin de limiter les reprises d'usinage ultérieures. Á cela s'ajoutait, la contrainte temporelle, la réalisation du moule entier nécessitant 17 jours de fabrication en 3x8, le process se devait d'être le plus stable et répétable possible. Il fallait donc pour IREPA LASER et JANUS Engineerieng être en capacité de développer un processus performant, efficicent et répondant à des exigences de pointe. En bref, un projet jamais vu dans le passée, une innovation de conception et de fabrication.
Les solutions apportées
Tout d'abord, devant la taille de cet énorme pièce métallique qu'est le moule (hauteur 2.6m), une décision a été prise de le reconcevoir en 3 parties de moins de 1m de hauteur afin de le rendre manipulable sur le positionneur 2 axes, compte tenu du diamètre extérieur atteignant au maximum 2.25m.
Ensuite, dans le cadre d’un projet PSPC nommé PAMPROD et supporté par la BPI, IREPA LASER s'est équipé d'une cellule robotique performante pour mettre en œuvre ces nouveaux moyens de Fabrication Additive DED-CLAD® laser-fil et laser-poudre.
Cette cellule a été dimensionnée pour être capable de travailler sur des pièces de très grandes dimensions: jusqu'à 5 m de longueur et plus de 5 Tonnes, ce qui a permis ainsi de traiter les 3 parties du moule. Compte tenu du nombre d'axes synchronisés à piloter et du besoin de traitement de données issues de capteurs de suivi de procédé, la solution CNC proposée par SIEMENS a été préférée en offrant un fonctionnement proche de ce qui peut être obtenu avec des machines d'usinage classiques. Cette solution offre en plus l'avantage d'être plus facilement assimilable pour des personnels venant de l'univers des machines cartésiennes traditionnelles, ce qui a permis d'en accélérer la mise en œuvre.
Pour piloter cette machine, IREPA LASER a fait le choix de la solutions logicielle NX de la plateforme Xcelerator de Siemens Digital Industries Software, possédant déjà tout l'environnement Siemens dédié. Cette solution numérique permet d'aller de l'idée à la réalisation, en passant par la conception, l'optimisation topologique, la programmation spécifique DED, et la simulation du procédé, tout en restant dans le même environnement.
L'évolutivité et la flexibilité de la solution, couplées au savoir-faire de pointe des équipes JANUS Engineering, ont permis à IREPA LASER d'obtenir une plateforme entièrement adaptée à ses besoins et contraintes. Dans le mêm temps l'entreprise a même souhaité aller plus loin en intégrant différents capteurs de contrôle IoT, lui permettant de suivre en temps réel le procédé de fabrication additive laser.
C'est grâce à cette collaboration étroite entre JANUS Engineering, Siemens et IREPA LASER que ce nouvel outil a vu le jour et a permis à IREPA LASER de devenir "Solution Partner" de Siemens, synonyme d'une interaction directe entre les équipes de développement. Au titre des premiers essais, cette simulation a été appliquée sur la cuve et est en cours de finalisation pour être commercialisée dans les mois qui viennent.
Enfin, la Fabrication Additive DED-CLAD®, les conseils d'experts de JANUS Engineering couplés à la suite logicielle Siemens ont offert la possibilité de maîtriser les coûts de réalisation, avec un procédé sans contact, donc sans usure d'outil, mais aussi en maîtrisant l'apport énergétique grâce à la technologie laser. Ce parfait contrôle des conditions opératoires a permis d'obtenir une excellente qualité de la matière déposée, du début à la fin de la construction.
Des perspectives d'évolution
Pour la société Wine & Tools, une maquette en plastique a d’abord été réalisée grâce à la suite NX de Siemens Digital Industries Software, c’était une première étape à échelle réduite afin de pouvoir se projeter. Nous avons ensuite réalisé la cuve en taille réelle et en acier inoxydable, ce qui a permis de démontrer à Wine & Tools la faisabilité d'une telle construction, et les possibilités offertes par cette nouvelle solution industrielle machine-logiciel-procédé pour fabriquer de nouveaux moules.
De plus, cette exemple de réalisation ouvre la voie à de nouveaux cas d'application de ce procédé, sur de potentiels futurs nouveaux marchés, que ce soit dans le domaine d'activité de Wine & Tools, mais aussi dans beaucoup d'autres domaines: aéronautique, spatial, énergie ...
« Nous avons été les premiers en France à fabriquer une pièce de cette dimension. Selon nous ce n’est pas une fin en soit, c’est uniquement une étape, qui a montré qu’il fallait continuer, ensemble, à développer ce procédé pour le rendre encore plus performant, notamment en ce qui concerne la vitesse de fabrication. »
IREPA LASER
Grâce à cette étroite collaboration entre JANUS et IREPA LASER, ce projet a permis de mettre en évidence que nous étions capables de le faire, que la technologie de fabrication additive ouvrait les portes à de nombreuses nouvelles pratiques et que les performances allaient même au-delà de celles que l’on pouvait espérer pour un premier essai de cette ampleur. Désormais, IREPA LASER est en capacité de produire des pièces au format XXL avec un procédé innovant de Fabrication Additive DED-CLAD® Laser , en sachant maîtriser ses délais, ses coûts et avec un résultat répondant au cahier des charges.
JANUS Engineering et IREPA LASER remportent le trophée 2022 de la meilleure collaboration client - fournisseur
Il nous a semblé naturel de candidater pour ce trophée 2022 car le procédé est plus qu'innovant et la pièce à réaliser complètement hors norme, dans un secteur d'activité inattendu !
Ce projet était un véritable challenge de bout en bout, les contraintes étaient fortes, mais nous avions les moyens technologiques et humains pour y arriver.
Ce que prouve ce projet, c'est aussi et surtout la capacité que nous possédons aujourd'hui à développer de nouveaux usages avec la fabrication additive et de nouvelles pratiques facilement appréhendables par les utilisateurs et ainsi, facilement intégrables à d'autres usages que ceux originellement prévus au cours du développement du procédé en question.
« Selon nous, ce projet démontre l'importance de la collaboration, le pouvoir délivré par l'association d'acteurs experts dans leurs domaines et qui visent un but commun. Grâce au potentiel des solutions Siemens Digital Industries Software, à la persévérance & à l'expertise de nos équipes, nous avons pu rendre possible ce que personne n'aurait imaginé il y a quelques années. Les innovations hors du commun forgent les nouvelles technologies et mettent à l'épreuve leurs potentiels, c'est entre autres avec ce type de nouveaux usages et de nouveaux procédés, qu'une technologie nouvelle se développe et tend vers la maturité. »
Nicolas Simon, CEO, JANUS ENGINEERING France
Enfin ce projet permet de mettre en avant une solution Française de fabrication, nouvelle, performante et unique, réalisée grâce à une collaboration étroite entre des partenaires Français, et dans le cadre d’un projet PSPC nommé ‘PAMPROD’, supporté par la BPI.
Nous avons donc été heureux de ce voir décernés cette récompense qui met l'accent sur l'innovation apporté et sur la capacité de deux acteurs français à travailler main dans la main pour la réussite d'un exploit technologique XXL !
Merci aux membres du jury :
- Pierre-Antoine ARRIGHI, Fondateur ANIWAA et Directeur conseil SOPRA STERIA
- Philippe FERAUD, Expert Scientifique et Technique SNCF
- Stéphane LESPRIT, Ingénieur Innovation Packaging skincare et fragrance L’OREAL
- Lionel RIDOSZ, Responsable Fabrication Additive SAFRAN
- Ramzi TEBOURSKI, Supplier Quality Engineer VOLVO TRUCKS