Le Comit\u00e9 Est de la Cofrend (Conf\u00e9d\u00e9ration fran\u00e7aise pour les essais non destructifs) a organis\u00e9 une journ\u00e9e technique r\u00e9gionale portant sur les END et la fabrication additive. Cette journ\u00e9e de conf\u00e9rences s’est tenue au Lyc\u00e9e Henri Loritz de Nancy, le 9 d\u00e9cembre 2021. Compte rendu.<\/p>
Lors de cette journ\u00e9e technique, Daniel Chauveau, ancien directeur de l\u2019innovation de l\u2019Institut de Soudure et ancien directeur de la fili\u00e8re Expert, a pr\u00e9sent\u00e9 les avanc\u00e9es du groupe de travail qu\u2019il anime au sein de la Cofrend. Ce groupe de travail \u201cFabrication additive\u201d a entrepris la r\u00e9daction d\u2019un guide \u00e0 destination des industriels. Ses travaux sont focalis\u00e9s sur les proc\u00e9d\u00e9s DED (Directed Energy Deposition<\/em>) ) \u2013 qui int\u00e8grent l\u2019arc-fil \u2013 et PBF (Powder Bed Fusion<\/em>). Ce document comportera plusieurs tomes publi\u00e9s au fur et \u00e0 mesure de leur r\u00e9daction. <\/p> Le groupe Institut de Soudure a, pour sa part, ax\u00e9 sa pr\u00e9sentation sur l’impact de l\u2019\u00e9tat de surface sur la contr\u00f4labilit\u00e9 des pi\u00e8ces. Les pi\u00e8ces r\u00e9alis\u00e9es en fabrication additive arc et laser-fil pr\u00e9sentent un \u00e9tat de surface irr\u00e9gulier inh\u00e9rent au proc\u00e9d\u00e9 de d\u00e9p\u00f4t. Les inclusions, les porosit\u00e9s et les manques de fusion (entre cordons) sont les trois d\u00e9fauts majeurs issus de la fabrication additive par proc\u00e9d\u00e9 arc-fil. Plusieurs techniques (ressuage, radiographie, ultrasons, etc.) permettent de \u201cvoir\u201d les d\u00e9fauts. Ainsi, il est important de savoir comment la pi\u00e8ce a \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9e pour adapter le processus de contr\u00f4le \u00e0 la typologie et l\u2019orientation des d\u00e9fauts recherch\u00e9s. Des r\u00e9sultats issus d\u2019exp\u00e9riences men\u00e9es avec des pi\u00e8ces contr\u00f4l\u00e9es par radiographie X et ultrasons en immersion ont \u00e9t\u00e9 pr\u00e9sent\u00e9s. \u00c0 l\u2019occasion de cet expos\u00e9, les possibilit\u00e9s de contr\u00f4le par tomographie pour certaines pi\u00e8ces d\u2019\u00e9paisseur adapt\u00e9e ont aussi \u00e9t\u00e9 mises en avant. Pour am\u00e9liorer la contr\u00f4labilit\u00e9 des pi\u00e8ces, les techniques \u00e9voluent mais il est \u00e9galement possible d\u2019intervenir lors du process de fabrication. Deux axes ont \u00e9t\u00e9 mis en avant lors de cette pr\u00e9sentation : la modification de la microstructure et la ma\u00eetrise de l\u2019\u00e9tat de surface. Le projet Surfab (surface en fabrication additive fil m\u00e9tallique. Caract\u00e9risation, contr\u00f4le et optimisation) permettra de caract\u00e9riser l\u2019\u00e9tat de surface gr\u00e2ce \u00e0 des scans 3D et de disposer d\u2019un outil d\u2019optimisation. Le congr\u00e8s Icwam (International Congress on Welding, Additive Manufaturing<\/em>), qui aura lieu en juin prochain, a \u00e9t\u00e9 annonc\u00e9.<\/p> Sont \u00e9galement intervenus des repr\u00e9sentants de la SNCF et de Safran. La SNCF s\u2019est int\u00e9ress\u00e9e d\u00e8s 2016 \u00e0 la fabrication additive. L\u2019ing\u00e9nierie du mat\u00e9riel de SNCF s\u2019est orient\u00e9e sur diff\u00e9rentes technologies de fabrication additive et mat\u00e9riaux pour r\u00e9pondre \u00e0 une vari\u00e9t\u00e9 de pi\u00e8ces \u00e0 produire, aux contraintes de maintenance et aux exigences normatives propres \u00e0 l\u2019environnement ferroviaire. Les proc\u00e9d\u00e9s de fusion par lit de poudre, le DED-fil, le FDM puis la fonderie rapide sont aujourd\u2019hui les technologies vers lesquelles SNCF se tourne pour r\u00e9pondre rapidement \u00e0 un besoin, un manque mais aussi pour mettre en place une supply chain<\/em> plus agile et digitale. Les organes expos\u00e9s \u00e0 de fortes sollicitations m\u00e9caniques et confectionn\u00e9s \u00e0 partir de ces proc\u00e9d\u00e9s sont soumis \u00e0 des essais non destructifs (END) et parfois destructifs. Les m\u00e9thodes de contr\u00f4le de type magn\u00e9toscopie, ultrasons et ressuage reconnues dans le comit\u00e9 sectoriel ferroviaire (CFCM) sont parfois associ\u00e9es \u00e0 des m\u00e9thodes de contr\u00f4le plus sp\u00e9cifiques comme la tomographie pour rechercher des d\u00e9fauts apr\u00e8s fabrication et \u00e0 l\u2019issue des essais de fatigue. Ces contr\u00f4les permettent aussi d\u2019identifier d\u2019\u00e9ventuelles discontinuit\u00e9s inhabituelles li\u00e9es principalement \u00e0 ces proc\u00e9d\u00e9s. Ils offrent la possibilit\u00e9 de juger de la capacit\u00e9 des pi\u00e8ces \u00e0 r\u00e9pondre aux exigences de service commercial. Les premi\u00e8res investigations sont encourageantes, ce qui incite SNCF \u00e0 poursuivre les travaux engag\u00e9s pour adapter les m\u00e9thodes END appliqu\u00e9es aux composants ferroviaires et \u00e0 ces nouveaux modes de fabrication. <\/p> Pour Safran, la fabrication additive apporte des r\u00e9ponses \u00e0 des probl\u00e9matiques majeures : rendre accessible des pi\u00e8ces \u00e0 forte valeur ajout\u00e9e, permettre des g\u00e9om\u00e9tries inconcevables avec des proc\u00e9d\u00e9s conventionnels, permettre la fonctionnalisation de pi\u00e8ces, le tout en r\u00e9duisant les co\u00fbts et l\u2019impact environnemental. Le groupe s\u2019est r\u00e9cemment dot\u00e9 d\u2019une entit\u00e9 sp\u00e9cifique d\u00e9di\u00e9e \u00e0 la fabrication additive, une \u201cUsine campus\u201d rassemblant en un seul lieu des machines derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration, ainsi que des experts de la fabrication additive et des proc\u00e9d\u00e9s post-fabrication additive. Quelque 200 personnes y travailleront \u00e0 terme. Les contr\u00f4les non destructifs auront une place pr\u00e9pond\u00e9rante au sein de la structure, avec des probl\u00e9matiques nouvelles, telles que des \u00e9tats de surfaces vari\u00e9s, des zones inaccessibles, ou encore des complexit\u00e9s g\u00e9om\u00e9triques inexistantes jusqu\u2019alors. Les performances de d\u00e9tection des m\u00e9thodes dites matures telles que le ressuage, la radiologie, les ultrasons seront r\u00e9\u00e9valu\u00e9es afin de prendre en compte ces nouvelles probl\u00e9matiques et pour \u00eatre int\u00e9gr\u00e9es au plus juste \u00e0 la d\u00e9finition technique des pi\u00e8ces. Des technologies \u00e9mergentes seront \u00e9tudi\u00e9es.<\/p> Le LNE a, pour sa part, rappel\u00e9 que contr\u00f4ler l\u2019int\u00e9grit\u00e9 de pi\u00e8ces critiques de type lattices ou encore avec des cavit\u00e9s ou canaux internes, r\u00e9alis\u00e9es en fabrication additive, se r\u00e9v\u00e8le probl\u00e9matique du fait de la complexit\u00e9 de leur g\u00e9om\u00e9trie. \u00c0 l’heure actuelle, pour inspecter int\u00e9gralement de telles g\u00e9om\u00e9tries et des structures internes sans endommager les pi\u00e8ces, il faut avoir recours \u00e0 des techniques de contr\u00f4le non destructif d\u2019investigation en volume. L\u2019une d\u2019entre elles, la tomographie \u00e0 rayons X (XCT), se r\u00e9v\u00e8le \u00eatre la plus performante. Toutefois, c\u2019est une m\u00e9thode co\u00fbteuse, le processus d\u2019analyse des images est long et les fichiers volumineux difficiles \u00e0 manipuler. Par ailleurs, elle ne convient pas pour les pi\u00e8ces de grande taille et de forte densit\u00e9, ni au contr\u00f4le de routine. Des m\u00e9thodes alternatives sont donc n\u00e9cessaires. Des m\u00e9thodes de spectroscopie par r\u00e9sonnance ultrasonore lin\u00e9aires (RUS pour Resonant Ultrasound Spectroscopy<\/em>) ont montr\u00e9 un fort potentiel et sont \u00e0 ce jour les m\u00e9thodes les plus prometteuses pour inspecter les pi\u00e8ces complexes r\u00e9alis\u00e9es en fabrication additive apr\u00e8s l\u2019XCT.<\/p> La soci\u00e9t\u00e9 Novitom a ax\u00e9 son expos\u00e9 sur la microtomographie \u00e0 rayons X synchrotron (S-\u00b5<\/span>CT) : un outil de contr\u00f4le non destructif et de caract\u00e9risation 3D puissant et adapt\u00e9 au domaine de la fabrication additive. La microtomographie \u00e0 rayons X synchrotron permet, en effet, d\u2019atteindre des r\u00e9solutions \u00e9lev\u00e9es et d\u2019imager les structures int\u00e9rieures des objets sans les d\u00e9truire, donnant acc\u00e8s \u00e0 des zones internes inaccessibles avec les techniques de surface usuelles. Les donn\u00e9es de S-\u00b5<\/span>CT peuvent \u00eatre utilis\u00e9es pour obtenir par analyse d\u2019image la rugosit\u00e9 3D de surfaces inaccessibles avec les techniques de profilom\u00e9trie standards. Les maillages surfaciques des zones internes d\u2019une pi\u00e8ce peuvent \u00e9galement \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9s et \u00eatre directement compar\u00e9s \u00e0 la CAO des pi\u00e8ces \u00e9tudi\u00e9es. L\u2019utilisation du faisceau synchrotron, avec une \u00e9nergie plus \u00e9lev\u00e9e que les sources de rayons X de laboratoire, permet le contr\u00f4le de grandes pi\u00e8ces m\u00e9talliques imprim\u00e9es en 3D. De plus, la nature parall\u00e8le du faisceau synchrotron ouvre la voie \u00e0 l\u2019analyse multi\u00e9chelle.<\/p> Avec son offre mat\u00e9rielle et logicielle, la soci\u00e9t\u00e9 X-Ris apporte des r\u00e9ponses en termes de probl\u00e9matiques production lorsqu\u2019il s\u2019agit de contr\u00f4ler des pi\u00e8ces de fabrication additive par rayons X. La fabrication additive pousse les donneurs d\u2019ordres \u00e0 demander des performances de qualit\u00e9 d\u2019image pouss\u00e9es sans certitude sur la nocivit\u00e9 des d\u00e9fauts observ\u00e9s ou recherch\u00e9s. D\u00e8s lors, l\u2019imagerie par tomographie (ou micro tomographie) doit \u00eatre r\u00e9serv\u00e9e \u00e0 la mise au point des param\u00e8tres d\u2019impression pour \u00e9viter les d\u00e9fauts nocifs (\u00e9ventuellement sur \u00e9prouvettes). Selon X-Ris, il est alors possible de se limiter, en production, \u00e0 une tomographie plus rapide de plus faible r\u00e9solution ou \u00e0 la radiographie 2D. N\u00e9anmoins, la quantit\u00e9 de donn\u00e9es g\u00e9n\u00e9r\u00e9es est tr\u00e8s importante et un outil de d\u00e9tection automatique de d\u00e9fauts devient rapidement incontournable.<\/p> Lors de cette journ\u00e9e technique, les participants ont \u00e9galement pu assister \u00e0 une d\u00e9monstration comment\u00e9e r\u00e9alis\u00e9e dans les locaux du Lyc\u00e9e Henri Loritz, et discuter avec trois exposants : les soci\u00e9t\u00e9s Eddyfi (pr\u00e9sentation de la technique par ultrasons TFM) Mistras Group (pr\u00e9sentation des m\u00e9thodes par \u00e9mission acoustique et acousto-ultrasons) et X-Ris.<\/p> Vous g\u00e9rez le groupe de travail de la fabrication additive au sein de la Cofrend. Y a-t-il des enjeux particuliers concernant cette th\u00e9matique ?<\/strong><\/p> La fabrication additive permet de fabriquer des pi\u00e8ces aux nouvelles formes, mais aussi de remplacer des pi\u00e8ces auparavant fabriqu\u00e9es autrement. Cela implique le recours \u00e0 des proc\u00e9d\u00e9s nouveaux dont on ne conna\u00eet pas toute la d\u00e9fectologie. L’un des premiers enjeux est ainsi de bien conna\u00eetre les d\u00e9fauts susceptibles d’\u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par ces nouveaux proc\u00e9d\u00e9s. Or, il n’existe pas de documents compl\u00e8tement construits pour d\u00e9finir ce qu’est un d\u00e9faut g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par les proc\u00e9d\u00e9s de fabrication additive. Le groupe de travail de la Cofrend s’est ainsi attel\u00e9 \u00e0 cette t\u00e2che. Nous avons r\u00e9dig\u00e9 deux documents de propositions de classification des d\u00e9fauts g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par des proc\u00e9d\u00e9s de fabrication additive. Nous nous sommes bas\u00e9s sur ce que l’on a en soudage. Nous nous sommes appuy\u00e9s sur les normes existantes pour produire quelque chose d’analogue. Les acteurs de l’ISO \u2013 qui ont bien conscience qu’il y a un vide dans ce domaine-l\u00e0 \u2013 se sont montr\u00e9s int\u00e9ress\u00e9s par nos avancements.<\/p> Allons-nous vers une norme sp\u00e9cifique pour la fabrication additive ?<\/strong> Il existe un grand nombre de proc\u00e9d\u00e9s de fabrication additive. Malgr\u00e9 tout, les d\u00e9fauts g\u00e9n\u00e9r\u00e9s sont-ils communs ?<\/strong> O\u00f9 en est le GT dans la r\u00e9daction de son guide ? <\/strong> Quelles sont les prochaines \u00e9tapes ?<\/strong> Le Comit\u00e9 Est de la Cofrend (Conf\u00e9d\u00e9ration fran\u00e7aise pour les essais non destructifs) a organis\u00e9 une journ\u00e9e technique r\u00e9gionale portant sur les END et la fabrication additive. 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Entretien avec Daniel Chauveau, pilote du groupe de travail Fabrication additive de la Cofrend<\/h2>
Une fois ces d\u00e9fauts-l\u00e0 d\u00e9finis, il est possible de commencer \u00e0 imaginer une norme qui indiquera ce qui est \u00ab\u00a0acceptable\u00a0\u00bb ou \u00ab\u00a0pas acceptable\u00a0\u00bb dans des pi\u00e8ces issues de la fabrication additive, et sous quelles conditions. C’est ainsi un premier pas important. Nous avons \u00e9galement \u00e9dit\u00e9 un document qui explique comment il faudrait structurer toutes les normes en fabrication additive. \u00c9norm\u00e9ment de normes sont sorties, mais il nous semble qu’il manque une colonne vert\u00e9brale et qu’il faut \u00ab\u00a0brancher\u00a0\u00bb ces normes les unes avec les autres. Nous avons propos\u00e9 de structurer cette normalisation et de formaliser en priorit\u00e9 les normes g\u00e9n\u00e9rales qui font d\u00e9faut encore aujourd’hui, tout en lan\u00e7ant une r\u00e9flexion sur la priorit\u00e9 de normes CND \u00e0 d\u00e9velopper. De la m\u00eame mani\u00e8re qu\u2019il existe des normes d\u00e9di\u00e9es au soudage, au moulage, etc., nous avons besoin de normes d\u00e9di\u00e9es \u00e0 la fabrication additive. M\u00eame si celles-ci reprennent des morceaux existants d’autres normes r\u00e9dig\u00e9es pour d’autres sujets. La fabrication additive est en plein d\u00e9veloppement et a besoin de sa structure normative pour pouvoir se d\u00e9velopper et prendre vraiment son essor industriel.<\/p>
Nous nous sommes focalis\u00e9s sur deux domaines qui nous paraissent importants pour les industriels : celui des proc\u00e9d\u00e9s poudre, notamment le SLM, et celui des proc\u00e9d\u00e9s de fabrication additive arc-fil Waam (Wire Arc Additive Manufacturing<\/em>). En outre, nous avons essay\u00e9 de regrouper dans les proc\u00e9d\u00e9s arc-fil des proc\u00e9d\u00e9s comme la fabrication additive par faisceaux d’\u00e9lectrons qui ne devraient pas g\u00e9n\u00e9rer des d\u00e9fauts tr\u00e8s diff\u00e9rents. De m\u00eame, dans les proc\u00e9d\u00e9s poudres, nous pensons qu’il est possible de regrouper diff\u00e9rents proc\u00e9d\u00e9s li\u00e9s aux poudres. Nous ne pouvons pas tout mettre sous le m\u00eame chapeau, mais d\u00e9j\u00e0, en traitant ces deux domaines-l\u00e0, nous couvrons un large spectre de la fabrication additive. <\/p>
Les premiers documents qui vont para\u00eetre ont peu avoir avec les CND mais cela r\u00e9pond \u00e0 l’une des premi\u00e8res questions de la communaut\u00e9 du CND qui \u00e9tait : \u00ab dites-nous ce que vous cherchez et on vous dira comment le trouver. \u00bb Nous avons la chance d’avoir, dans le groupe, des membres qui sont de grands centres techniques (repr\u00e9sentants du Cetim, de l’Institut de Soudure, de la fonderie, etc.), ce qui permet de construire quelque chose d’assez complet, qui adresse un peu tous les champs. Parce que m\u00eame si la fabrication additive est diff\u00e9rente du soudage ou de la fonderie, il y a quand m\u00eame beaucoup de similitudes avec ces domaines industriels.<\/p>
Le tome 1 recense les normes existantes et celles en pr\u00e9paration dans le domaine de la fabrication additive et du CND : terminologie, proc\u00e9d\u00e9s de fabrication, essais, qualification, crit\u00e8res d\u2019acceptation, d\u00e9fectologie. Nous sommes actuellement en train de finaliser le tome 2 qui d\u00e9crit les principaux proc\u00e9d\u00e9s de fabrication additive, les compare et passe en revue les crit\u00e8res d\u2019acceptation et les d\u00e9marches qualit\u00e9 d\u00e9ploy\u00e9es par les industriels. Dans cette partie du guide \u2013 qui recense \u00e9galement tous les acronymes commerciaux, nous allons ajouter un pan d\u00e9di\u00e9 aux composites. Initialement nous nous \u00e9tions cantonn\u00e9s aux mat\u00e9riaux m\u00e9talliques, mais nous avons convenu avec groupe de travail Composites de la Cofrend \u2013 qui travaillait sur les probl\u00e9matiques de fabrication additive \u2013 d’int\u00e9grer ces mat\u00e9riaux. Pour le tome 3, nous avons lanc\u00e9 un round robin sur des pi\u00e8ces types. Nous nous sommes en effet rendu compte qu’il est tr\u00e8s difficile de proc\u00e9der de mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale lorsque l’on veut pouvoir s\u00e9lectionner les bonnes techniques et donner des informations en termes de cadence, de temps de contr\u00f4le, de d\u00e9faut d\u00e9tectables, etc. Nous souhaitons donner des exemples gr\u00e2ce \u00e0 des pi\u00e8ces non confidentielles qui ont \u00e9t\u00e9 mises \u00e0 disposition par les participants. Des pi\u00e8ces qui ont \u00e9t\u00e9 contr\u00f4l\u00e9es par tomographie, en thermographie par induction, par ultrasons ou par radiographie num\u00e9rique, ou par ressuage. Cela va nous permettre de donner des r\u00e9sultats sur des cas d’usage. M\u00eame si cela n’est pas g\u00e9n\u00e9ralisable, cela offre des exemples auxquels on peut se r\u00e9f\u00e9rer. Le tome 4 donnera des conseils pour \u00e9tablir les futures proc\u00e9dures de contr\u00f4le. Le tome 5 sera ax\u00e9 sur le monitoring des process, puisque nous nous rendons bien compte que le CND n’est pas la seule r\u00e9ponse \u00e0 la qualit\u00e9 des pi\u00e8ces. Monitorer des pi\u00e8ces pendant la fabrication apporte \u00e9galement un int\u00e9r\u00eat. Ce tome passera ainsi en revue toutes les techniques possibles de monitoring et en donnera aussi les limites et indiquera comment coupler cela aux CND.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"