17 décembre 2020

Projet FAFIL - SIRRIS

Projet FAFIL - SIRRIS


une protection gazeuse améliorée pour le procédé de fabrication additive laser-fil

Sirris est le centre collectif de l'industrie technologique belge qui participe à de nombreuses recherches. Il est en parallèle très actif en R&D dans des projets industriels.
Ses équipes multidisciplinaires et ses infrastructures high-tech sont à disposition de l'industrie pour explorer, tester et mettre en oeuvre l'éventail complet des possibilités offertes par les nouvelles technologies.

Plus particulièrement impliqué dans le projet FAFil, le département Fabrications Additives, actif depuis 30 ans dans ce domaine, dispose, en interne, de plusieurs technologies d'impression 3D de matériaux polymères, céramiques et métalliques. Dans cette dernière catégorie, les machines de Laser Beam Melting, Electron Beam Melting et Direct Energy Déposition (Laser Cladding) sont utilisées pour étudier les particularités, explorer les possibilités et solutionner les problèmes spécifiques à ces techniques.

Dans le cadre du projet FAFil, Sirris propose son expérience relative à ces technologies et collabore avec l'Institut de Soudure et le CRITT TJFU pour améliorer le procédé laser-fil, notamment au niveau de la protection gazeuse et du refroidissement local.
 
 
Les besoins en protection et refroidissement
Le procédé par laser fil dépose des cordons de soudure parallèles qui par empilement de couches, constitueront la pièce finale. Comme en soudage, l'inertage du bain de fusion est absolument nécessaire pour empêcher l'oxydation. La protection doit s'étendre aux zones voisines en fonction des températures et de la sensibilité à l'oxydation des matériaux.
 
Dans ce cas de la tête CoaxPrinter de chez Précitec, la protection est assurée par balayage d'argon (ou azote si le matériau le permet). Le système proposé d'origine, basé sur des buses latérales, n'est pas suffisamment efficace pour toutes  les trajectoires car trop directionnel.

Le projet FAFil vise la fabrication de pièces métalliques de grandes dimensions, ce qui implique une forte productivité et un apport énergétique important. Il en résulte une tendance à l'échauffement par accumulation de chaleur avec des conséquences diverses :  distorsions,  impacts métallurgiques, oxydation plus étendue, etc. Des interruptions cycliques pour permettre le refroidissement pénalisent la productivité.

 
Les solutions en cours de développement
Dans le but d'améliorer l'inertage en laser cladding, en particulier pour des matériaux très réactifs, Sirris a développé des systèmes de protections, adaptés au cladding qui présente certaines similitudes avec le laser-fil.

Sirris collabore avec l'Institut de Soudure et le CRITT  TJFU à l'étude d'une protection améliorée pour la tête CoaxPrinter.
Une première version simple, réalisée par usinage, est en test à l'Institut de Soudure. Les flux d'argon ainsi que différentes options de refroidissement sont simulés numériquement par le TJFU.  La version suivante devrait intégrer l'inertage du bain de fusion et le balayage cryogénique pour le refroidissement local des zones voisines.

En fonction des options retenues,  le système de protection sera modélisé en 3D, tenant compte des possibilités de l'impression 3D (cavités et circuits internes, allègement, etc) et des fonctionnalités à intégrer. Ce modèle sera ensuite réalisé par Laser Beam Melting, puis testé sur l'équipement de l'Institut de Soudure.

 
Contacts : 
 
Raoul Carrus
Senior Engineer Additive Manufacturing
E-mail : raoul.carrus@sirris.be
Tél.: +32 498 91 94 70

Olivier Rigo  
Program Manager Additive
E-mail : olivier.rigo@sirris.be
Tél.: +32 498 91 94 71

Sirris
Rue Bois Saint Jean, 12
4102 Seraing – Belgique
Tél.: +32 4 361 87 00
innovation@sirris.be
www.sirris.be 
 

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