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Sefard, pionnier des liaisons élastiques

Partenaire de Sefard, Sotimeco mène de patients travaux de recherche sur la fabrication additive appliquée à l'ajout de fonctions sur pièces élastiques. Un prolongement naturel pour le fabricant de ressorts, qui s'effectue dans les murs de l'Ecole des arts et métiers de Bordeaux. 

La fabrication additive, ou « impression 3D », tout le monde ou presque connaît dans l'industrie. Dans ses applications à base de résine, par exemple, elle est devenue l'outil idéal pour réaliser des prototypes ou des pièces difficiles à fabriquer par moulage, ou encore — et ce n'est qu'un exemple — des prothèses médicales à l'unité.

Mais la fabrication additive est un domaine bien plus large, où entre aussi l'utilisation du métal, notamment sous forme de poudres métalliques fondues sous l'action d'un faisceau laser (procédé CLAD®) via une buse coaxiale spécifique. En l'occurrence, il peut s'agir de fabrication additive au sens propre, afin de constituer, par superposition de couches successives de matière, des pièces techniques à même de répondre à diverses qualités dimensionnelles et mécaniques. C'est le principe de l'impression 3D appliquée au métal, avec les précieux avantages qui lui sont associés : qualité métallurgique du matériau déposé, utilisation de la juste quantité de matière, économie en énergie… Il peut aussi être question de réparation, par rechargement de matière au fond d'une gorge de piston ou autour d'un arbre de rotation, par exemple, afin de compenser un arrachement causé par l'usure.

Les potentialités sont immenses en matière de réparation de pièces usées ou endommagées. Troisième et dernier domaine, l'ajout d'une fonction particulière à une pièce. Il est en effet possible de déposer sur un autre matériau des matières métalliques sous forme de poudre, en l'occurrence de l’acier Inox, un alliage à base de titane, de l'Inconel, etc. La fabrication multi-matériau est d'ailleurs une façon simple d'ajouter des fonctions nouvelles, comme un liaisonnement par apport de matière en lieu et place d'une fixation par rivetage ou vissage. Les domaines concernés sont multiples, et s'étendent de l’aéronautique au secteur médical, en passant par l'énergie et la mécanique en général.

Reste que si les propriétés du procédé CLAD® sont acquises en fabrication multi-matériau, en réparation ou en apport d'un habillage, ses propriétés restent à démontrer dans le domaine de l'ajout de fonctions sur des pièces élastiques. C'est précisément l'objet des études de Sotimeco, qui s'intéresse depuis plusieurs années à la dépose d'Inox sur de l'acier ressort…

"Sotimeco mène un travail en partenariat avec Sefard en vue de proposer des solutions de liaison élastique  novatrices, accessibles à ses clients."

Thierry Cousin, ancien P-DG de Sefard et fondateur de Sotimeco

Thierry Cousin, ex-P-DG de Sefard, est le créateur de la société Sotimeco. Avec Nicolas Guillaud, il travaille depuis 2016 à la mise au point d'un process de fabrication additive par projection appliqué aux pièces élastiques. Interview. 

Comment naît ce projet de cladding appliqué aux liaisons élastiques ?

Thierry Cousin : J'étais encore patron de Sefard lorsque m'est venue l'idée de ne plus seulement produire des ressorts mais d'aller plus loin. Je souhaitais tout simplement repenser notre activité qui, élevée à son plus haut degré, est celle de l'élasticité, de la liaison élastique. D'où l'idée de la fabrication additive appliquée à des fonctions élastiques. La fabrication additive est d'ailleurs un vaste domaine qui comprend plusieurs typologies, dont l'ajout de fonctions sur de grandes pièces. Mais les machines de fabrication additive que j'ai pu recenser coûtent entre 500 000 et 2 millions d'euros…

Un coût inaccessible pour une structure moyenne…

Je me suis donc posé des questions techniques pour construire la machine la plus proche de ce que je souhaitais, laquelle fonctionne avec un robot 6 axes et une tête laser alimentée par de la matière métallique en poudre. Tout le challenge consiste à prouver que cette matière que nous achetons à l'état brut sera à même d'assurer les fonctions que l'on attend d'elle au terme de notre process. Et dans ce domaine, l'école I2M* où est implantée notre machine nous est d'un précieux secours. Le site, qui regroupe les équipes de recherche en mécanique et matériaux du centre de de Bordeaux d'Arts et Métiers ParisTech, nous permet d'effectuer tous les tests que nous désirons. Qui plus est, l'environnement universitaire nous permet également d'être en relation avec d'autres écoles et d'autres moyens techniques.

Quelle est votre recherche, précisément ?

Tout notre travail est centré sur la santé de la matière. Et à ce jour les résultats sont très satisfaisants concernant le dépôt d'Inox sur des aciers ressorts. En un mot, le procédé fonctionne. Pour aller plus loin nous effectuons des modifications sur la machine en vue d'ajouter des systèmes de contrôle qui vont permettre d'élargir la gamme des tests. La maîtrise des différents paramètres est fondamentale. Et ils sont nombreux : qualité des poudres, hygrométrie de la matière…

*Institut de mécanique et d'ingénierie.

 

On est à mi-chemin entre les problématiques de la recherche et les problématiques de l'industrie. C'est pourquoi il est impossible d'effectuer de tels travaux en dehors du cadre de l'école.

Prochaine étape ?

Nous avons déjà réalisé une série d'éprouvettes. Nous allons maintenant effectuer la démarche de comparer les résultats de nos éprouvettes à ceux des techniques concurrentes pour cette même application. Pour pouvoir nous positionner, voire développer notre propre tête pour devenir fabricant de têtes à part entière. Nous collaborons d'ailleurs avec un fabricant de robots pour combiner la fabrication additive et les reprises d'usinage (aussi précise soit-elle, la technologie demande une finition de surface) à un coût accessible. Notre idée, à moyen terme, est de démocratiser le procédé. A tous les niveaux. Car les logiciels pour la fabrication additive sont aujourd'hui hors de prix. Pour l'heure, nous sommes parvenus à une solution logicielle qui tient dans une enveloppe de 2000 euros…

Et Sefard dans tout cela ?

Sotimeco mène un travail en partenariat avec Sefard pour proposer des solutions accessibles à ses clients. La première voie est celle d'apprendre à se servir de l'outil, pour proposer des solutions concrètes. La seconde est d'essayer des pistes atypiques. C'est précisément le rôle des outsiders comme nous que de développer quelque chose en vue de proposer des solutions. Je suis ambitieux parce que je pense que seule une petite structure peut mener à bien un tel projet. Nous avons beaucoup de problèmes à résoudre, mais les résultats sont satisfaisants. En toute modestie, les essais ont montré que notre solution apporte déjà bien plus que ce que nous en attendions, et c'est le plus important.

Contact: Patricia Boueme – 07 72 88 38 12

 

Moyens d'essai

Analyse métallurgique

  • Microscope électronique à balayage
  • Microduremètre
  • Mesure des attaques chimiques

Essais mécaniques

  • Machines traction/compression
  • Machines de fatigue traction/compression
  • Bancs d'essai spécifiques

Calculs scientifiques

  • Python
  • Calcul par éléments finis

Moyens de fabrication

  • Robot Kuka KR16 6 axes
  • Table « tilting turning » 2 axes
  • Laser Laserline 2 kW
  • Distributeur de poudre Medicoat
  • Tête de projection ILT Aix-la-Chapelle
  • Fabrication de pièces monobloc bi-matière
  • Matériaux : acier, Inox, Inconel, cobalt (autres métaux possibles avec adaptation)
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