Exemples d application de la fabrication additive Séance d information Swissmem Eric Boillat 1 1 Laboratoire de Gestion et Procédés de Production Institut de Génie Mécanique EPFL
Compétences spécifiques du LGPP Gestion de production : Gestion des chaînes logistiques Entreprise virtuelle Planification de la production Integration des aspects humains Modélisation et simulation Outils d aide à la décision Procédés de production : Procédés de fabrication traditionnels (ablatifs, replicatifs) Procédés de fabrication additifs Fusion/frittage sélectif par laser - Modélisation et simulation des procédés de production - Outillage rapide - Fabrication rapide - Optimisation thermique d outils
Equipments SLS/SLM du LGPP EOSINT M250 Machine experimentale laser CO2 - laser Nd :YAG pulsé ou Ytterbium-fiber CW atmosphère controllée poudre bronze Ti, Ni, Au, Ag, 316L, H13,... couches de 50µm couches jusqu à 20µm
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique sources : Phonak AG, Siemens AG
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 sources : Phonak AG, Siemens AG
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 Miniaturisation 1980 sources : Phonak AG, Siemens AG
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 Miniaturisation 1980 Miniaturisation 1990 coût faible coût élevé sources : Phonak AG, Siemens AG
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 Miniaturisation 1980 Miniaturisation 1990 > 99% du marché Fabrication additive 2000 coût faible coût élevé sources : Phonak AG, Siemens AG
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 Miniaturisation 1980 Miniaturisation 1990 > 99% du marché Fabrication additive 2000 coût faible coût élevé sources : Phonak AG, Siemens AG D abord : poudres nylon (par SLS) biocompatibles mais poreuses
Prothèses auditives par photopolymérisation Transformation d un modèle économique Electronique 1970 Miniaturisation 1980 Miniaturisation 1990 > 99% du marché Fabrication additive 2000 coût faible coût élevé sources : Phonak AG, Siemens AG D abord : Aujourd hui : poudres nylon (par SLS) biocompatibles mais poreuses résines photosensibles biocompatibles (par SLA, PolyJet,...)
Prothèses auditives par photopolymérisation (suite) Prothèses auditives (Etat de l art) finished hearing aid Silicone impression Scanning 3d Trtmt. de données source : Phonak AG Après finition Après fab. Fabrication
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Fabrication d articles de mode/sport par FDM
Fabrication d articles de mode/sport par FDM
Fabrication d articles de mode/sport par FDM Selection historique des procédés d extrusion = adéquation de la résolution et des matériaux extrudés avec l application
Fabrication d articles de mode/sport par FDM Selection historique des procédés d extrusion = adéquation de la résolution et des matériaux extrudés avec l application = coût relativement bas du procédé et facilité de mise en oeuvre
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Fabrication de préhenseurs par SLS source : ETH-Inspire
Fabrication de préhenseurs par SLS source : ETH-Inspire Utilisation historique de procédés base poudres = Cette application requiert des propriétés élastiques particulières
Fabrication d articles textiles par SLS source : University of Loughborough
Fabrication d articles textiles par SLS source : University of Loughborough Fabrication de mailles impossibles à tisser
Fabrication d articles textiles par SLS source : University of Loughborough Fabrication de mailles impossibles à tisser Textiles avec des remarquables propriétés (fluidité/rigidité)
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Fabrication de prothèses dentaires par SLM source : Phenix-Systems
Fabrication de prothèses dentaires par SLM source : Phenix-Systems
Fabrication de prothèses dentaires par SLM Acceptation de cette technologie problématique (manque de confiance) source : Phenix-Systems
Fabrication de prothèses dentaires par SLM Acceptation de cette technologie problématique (manque de confiance) Imposée aujourd hui par les assurances sociales (réduction des coûts) source : Phenix-Systems
Fabrication d outillage par SLM Outil de coupe optimisé (SLM) Moule d injection optimisé (DMLS) source : ConceptLaser
Fabrication d outillage par SLM Outil de coupe optimisé (SLM) Moule d injection optimisé (DMLS) source : ConceptLaser Augmentation des cadences de coupe Diminution des temps cycles
Fabrication d outillage par SLM Outil de coupe optimisé (SLM) Moule d injection optimisé (DMLS) source : ConceptLaser Augmentation des cadences de coupe Diminution des temps cycles Moins de contraintes d injection
Fabrication d outillage par SLM Outil de coupe optimisé (SLM) Moule d injection optimisé (DMLS) source : ConceptLaser Augmentation des cadences de coupe Diminution des temps cycles Moins de contraintes d injection = Injection de pièces à parois plus fines
Fabrication de pièces (aéronautique/énergie) par SLM Charnière pour Airbus Injecteur diesel source : EADS
Fabrication de pièces (aéronautique/énergie) par SLM Charnière pour Airbus Injecteur diesel source : EADS Gain de poids Durée de vie supérieure (5 )
Fabrication de pièces (aéronautique/énergie) par SLM Charnière pour Airbus Injecteur diesel source : EADS Gain de poids Durée de vie supérieure (5 ) Fonctionnement plus efficace
Fabrication de pièces (aéronautique/énergie) par SLM Charnière pour Airbus Injecteur diesel source : EADS Gain de poids Durée de vie supérieure (5 ) Fonctionnement plus efficace = Economie de carburant
Fabrication de pièces d horlogerie/bijouterie par SLM source : ConceptLaser source : ConceptLaser source : EOS source : EOS
Fabrication de pièces d horlogerie/bijouterie par SLM source : ConceptLaser source : ConceptLaser source : EOS source : EOS Moins de contraintes de fabrication par rapport aux procédés traditionnels
Fabrication de pièces d horlogerie/bijouterie par SLM source : ConceptLaser source : ConceptLaser source : EOS source : EOS Moins de contraintes de fabrication par rapport aux procédés traditionnels Economie d outillage et de matière (pas de copeaux)
Fabrication de pièces d horlogerie/bijouterie par SLM source : ConceptLaser source : ConceptLaser source : EOS source : EOS Moins de contraintes de fabrication par rapport aux procédés traditionnels Economie d outillage et de matière (pas de copeaux) Logistique de la matière première simplifiée
Contenu 1 Applications des procédés de photopolymérisation 2 Applications des procédés d extrusion 3 Applications des procédés base poudre (polymère) 4 Applications des procédés base poudre (métal) 5 La FA : une nouvelle (r)évolution industrielle ; SAMARC
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Conclusion-opportunités d innovation La FA apporte des solutions technologiques (1) Fabrication sans outillage de pièces uniques, sur mesure ou de petites séries Par exemple : prothèses, boîte de montre (2) Fabrication sans assemblage de géométrie complexe Par exemple : bijoux, moules à canaux conformes La FA assure un développement plus durable (1) Economie et recyclage facilité de la matière première Par exemple : pas de formation de copeaux (2) Amélioration du fonctionnement des pièces pour une économie des ressources Par exemple : injecteur, moules à canaux conformes (3) Modification des modèles économiques et de la logistique des pièces de rechange Par exemple : fabrication locale et possible à très long terme
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs.
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs.
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs.
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs.
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs.
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs. Initiative SAMARC à Neuchâtel (EPFL-Microcity, HE-ARC) Proposer un centre avec des équipements de pointe (production et recherche) : (i) Faire travailler ensemble des industriels, des chercheurs et des enseignants professionnels sur des projets communs (ii) Améliorer les procédés/matériaux courants et les adapter à des applications particulières (iii) Assurer le transfert technologique et la formation dans les meilleures conditions possibles
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs. Initiative SAMARC à Neuchâtel (EPFL-Microcity, HE-ARC) Proposer un centre avec des équipements de pointe (production et recherche) : (i) Faire travailler ensemble des industriels, des chercheurs et des enseignants professionnels sur des projets communs (ii) Améliorer les procédés/matériaux courants et les adapter à des applications particulières (iii) Assurer le transfert technologique et la formation dans les meilleures conditions possibles
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs. Initiative SAMARC à Neuchâtel (EPFL-Microcity, HE-ARC) Proposer un centre avec des équipements de pointe (production et recherche) : (i) Faire travailler ensemble des industriels, des chercheurs et des enseignants professionnels sur des projets communs (ii) Améliorer les procédés/matériaux courants et les adapter à des applications particulières (iii) Assurer le transfert technologique et la formation dans les meilleures conditions possibles
Perspectives pour la fabrication additive Pour tirer pleinement partie des bénéfices de la FA (1) Ouverture vers de nouveaux matériaux (e.g. métaux durs, céramiques), (2) Amélioration de la résolution, de la précision et des états de surface, (3) Fiabilisation du procédé et certification standardisée (contrôle), (4) Changement des habitudes de conception et des mentalités des consommateurs. Initiative SAMARC à Neuchâtel (EPFL-Microcity, HE-ARC) Proposer un centre avec des équipements de pointe (production et recherche) : (i) Faire travailler ensemble des industriels, des chercheurs et des enseignants professionnels sur des projets communs (ii) Améliorer les procédés/matériaux courants et les adapter à des applications particulières (iii) Assurer le transfert technologique et la formation dans les meilleures conditions possibles
Perspectives pour la fabrication additive Merci de votre attention!