La fabrication additive bouleverse la façon de concevoir et de réaliser les pièces mécaniques. Maîtrisée et fortement utilisée avec les polymères, elle se développe pour le métal. La prochaine révolution industrielle est en marche. APworks s'est lancé dans l'aventure de la fabrication additive et dévoilait il y a quelques mois une moto ultralégère de conception avant gardiste.

Airbus APWorks Gmbh est une filiale de groupe d’Airbus. Créée en 2013, elle est spécialisée dans le secteur de la fabrication additive et notamment dans le développement de matériaux d’impression. La particularité de la moto Light Rider présentée est, entre autres, la fabrication de son châssis. Elle est équipée d’un moteur électrique de 6 kW et peut atteindre la vitesse maximale de 80 km/h en quelques secondes surtout grâce à son poids de 35 kg. Son châssis imprimé en 3D ne pèse que 6 kg.

Fabrication du Chassis
Le projet entier a duré 12 mois et l’impression avec toutes les étapes de post-traitement 2 semaines. La Light Rider a nécessité un travail initial de modélisation 3D, basé sur l’optimisation topologique, afin d’offrir une structure allégée avec une solidité suffisante. Cette méthode permet de réduire le poids du cadre de 30%. La forme a été optimisé par des algorithmes bioniques(1) avec le logiciel Altair’s OptiStruct®. Les ingénieurs d’Airbus APWorks ont eu recours à un procédé de frittage sélectif nommé DMLS (Direct Metal Laser Sintering), capable de créer des couches de seulement quelques microns à partir d’un alliage d’aluminium, Scalmalloy®, développé spécialement par l’entreprise. Scalmalloy® est l’un des derniers matériaux développés par le groupe d’Airbus. C’est un alliage de la seconde génération d’aluminium-magnésium-scandium (AlMgSc). Il offre des propriétés de fatigue particulièrement élevées. Le frittage laser direct de métal connu en anglais sous le nom de DMLS, a été breveté par ERD et EOS. On retrouvera le plus souvent des matériaux métalliques tel que l’acier, le cobalt-chrome, l’aluminium, le titane ou encore l’inconel. La résistance des pièces obtenues est aujourd’hui comparable à celle obtenue par des techniques de fonderie ou d’usinage. Apworks a utilisé les machines EOS M290 / EOS M400 pour la fabrication du chassis. Celui-ci est un ensemble de pièces individuellement imprimées qui sont soudées en utilisant la technique de soudure WIG. C’est un procédé de soudage à gaz inerte avec électrode en tungstène.

L’optimisation topologique
La fabrication additive permet de réaliser des formes complexes telles que des cavités emprisonnées dans un volume ou des canaux non rectilignes, impossibles à reproduire en fonderie ou par usinage. L’optimisation topologique permet de générer des géométries complexes que les procédés d’usinage conventionnels ne sont pas capables de réaliser. Cette technique consiste littéralement à ne pas mettre de la matière là où les efforts ne transitent pas. L’optimisation topologique débute par la création d’un modèle 3D vulgarisé à laquelle on va appliquer différentes charges et forces supportées par la pièce.

La révolution industrielle commence
Dans la fabrication additive métal, tout reste à découvrir. Il faut oublier les réflexes de l’usinage conventionnel. Nous ne sommes plus dans l’usinage soustractif. Il faut penser la conception différemment et découvrir des matières adaptées à cette méthode de fabrication. Un grand bouleversement en fabrication mécanique est en marche.

(1) La bionique est la science qui recherche, chez les plantes et les animaux, des modèles en vue de réalisations techniques.