À l’InSIC, les futurs ingénieurs se forment au frittage de poudre en toute sécurité sur l’imprimante 3D Formlabs Fuse 1
École pionnière promouvant la fabrication additive depuis plus de deux décennies, l’InSIC, à Saint-Dié-des-Vosges en Lorraine, accueille chaque année près de 150 élèves et apprentis. L’atelier, pourvu de tous les outils et machines nécessaires à leur formation d’ingénieurs concepteurs, constitue un des centres névralgiques de l’établissement. Équipé depuis plus d’un an d’une imprimante 3D SLS Fuse 1, nous avons interrogé Toni Mozzi, le responsable de l’atelier, sur son retour d’expérience et, plus largement, sur les compétences qu’acquièrent ici les concepteurs de demain.
Utiliser l’imprimante 3D Formlabs Fuse 1 en milieu universitaire
Élément crucial : l’aspect hygiène et sécurité de l’imprimante poudre Formlabs
C’est l’une des caractéristiques primordiales que souligne T. Mozzi à propos de cette imprimante 3D SLS : la Fuse 1 bénéficie d’un environnement « sûr » et tranquillisant pour son utilisation en milieu universitaire.
C’est-à-dire ? « Tout au long du processus, l’écosystème de la machine reste propre et organisé, facile à piloter et on ne manipule quasiment pas le matériau sous sa forme pulvérulente. »
Reste le moment magique où les étudiants extraient leurs premières pièces sur le banc de nettoyage !
Une imprimante 3D SLS fiable et très compétitive
La Fuse 1 représente la technologie du frittage laser sélectif sur le parc de machines de l’InSIC et n’a pas été choisie par hasard. Tony Mozzi, ancien concepteur produit passionné par la fabrication additive et animé par l’envie de transmettre, connait bien la marque Formlabs : « un acteur historique du mouvement RepRap et de la montée en puissance des imprimantes 3D. Nous avons aussi d’autres imprimantes 3D résine de la marque », précise-t-il.
L’avantage : bénéficier d’une machine professionnelle pour un excellent rapport qualité-prix. La résistance et la fiabilité de la Fuse 1 en font effectivement un outil parfait pour l’école. « On lance et on l’oublie, même le week-end : pas d’arrêt, pas de rebut. Et pas besoin de réglages incessants. »
Le frittage poudre et sa place à l’InSIC
Si les élèves vont découvrir les principales technologies d’impression 3D au fil des mois, le frittage poudre remplit plusieurs objectifs, parmi lesquels :
– Se projeter dans le monde industriel qui les attends : la machine à l’avantage d’être polyvalente pour les applications industrielles. Elle permet aussi bien de réaliser des prototypes que des outillages ou de produire en série. Les étudiants ont alors la possibilité de plancher sur l’ensemble de ces applications, de réfléchir à leur conception et d’obtenir un résultat tangible rapidement. Ils doivent prendre en compte de nombreux paramètres : impact de la géométrie, capabilités machines, post traitement de pièce, l’optimisation en lot … En bref tous ce qu’ils devront faire dans leur avenir professionnel proche.
– Valoriser leur compétence en fabrication additive auprès d’entreprises, notamment lors de leurs stage-projet. Il n’est pas rare que les étudiants utilisent la Fuse pour répondre aux problématiques qui leurs sont demandés de résoudre. Ils fabriquent alors des pièces fonctionnelles à l’aspect proche de l’injection par ABS et dans un matériau courant en industrie : le nylon PA12.
– Débrider leur créativité grâce à l’absence de support qui permet aux étudiants de concevoir des pièces complexes déjà assemblées, de réfléchir à des design novateurs difficile à réaliser en fabrication soustractive et de tester rapidement et de façon très pédagogique différents design;
– De simuler une production série pour se rendre compte de tous les tenants et les aboutissants. « l’an passé, pour un événement, les élèves ont imprimé 800 porte-clés dans un batch ». Ils ont donc travaillé sur l’optimisation de la chambre de fabrication pour produire ce grand nombre de pièces tout en conservant une qualité d’impression homogène
Mais qu’on ne s’y trompe pas, prévient le responsable d’atelier : si la prise en main de l’imprimante est très aisée, c’est sur le travail de conception et d’analyse de la faisabilité que les étudiants vont devoir s’investir !
L’apprentissage de la conception produit à l’InSIC :« transcender les procédés pour innover »
De l’idée à la pièce fonctionnelle : un long cheminement
Imaginer et analyser l’objet à créer en décomposant les fonctionnalités de chaque pièce, l’épaisseur de matière nécessaire, le procédé de montage, maitriser la modélisation…
C’est tout le processus de conception, depuis l’idée jusqu’à la fabrication de la pièce fonctionnelle, que viennent expérimenter les étudiants à l’InSIC.
« Nous les encourageons à réfléchir à ce qu’ils peuvent créer avec tel ou tel procédé de fabrication, en prenant en compte les atouts et les limites de chaque technologie. »
La complémentarité des technologies 3D
À l’instar du projet de casque élaboré l’an passé, les élèves doivent « décomposer » l’objet envisagé pour trouver la solution de fabrication la plus pertinente.
Ainsi, pour ce prototype, le groupe a utilisé :
– l’impression SLS pour la coque externe, notamment pour la résistance et les propriétés mécanique du PA12,
– la stéréolithographie pour la bouclerie,
– la stratoconception®, la technologie « maison » mise au point au sein du Pôle Virtureal (voir encadré ci-dessous), pour les couches intérieures du casque.
L’impression 3D, procédé de fabrication à part entière, mais simple outil d’ingénierie ?
La fabrication additive a atteint une grande maturité dans de nombreux domaines d’application industrielle. Pour Tony Mozzi, c’est un procédé de fabrication à part entière, incontournable, susceptible de compléter d’autres procédés traditionnels (fonderie, métallerie, serrurerie…).
« S’il est crucial pour les élèves ingénieurs de maitriser ces méthodes, leur plus-value sur le marché de l’emploi n’en reste pas moins leur capacité à transcender ces moyens mis à leur disposition pour concevoir les innovations de demain. »
Le pôle VirtuReal « Du virtuel au réel » et la Stratoconception®
Le Cirtes (Centre européen de développement rapide de produits) a mis au point et développé son propre procédé de fabrication additive, la Stratoconception® qui permet de réaliser des maquettes 3D complexes à l’échelle 1 ou réduites. Cette technologie offre l’opportunité de réaliser des pièces multi-matières de grande dimension, particulièrement recherchées par les secteurs de l’aéronautique, de l’automobile et de l’emballage.
