Programme de coopération transfrontalière

avec le soutien du Fonds Européen de Développement Régional

FabricAr3v

Informations clés

Opérateur chef de file

CNRS
Rue des Cannoniers 2
59046 Lille
FRANCE

Personne de contact :

jean-francois witz

Date de début

01-07-2019

Date de fin

31-12-2022

Eléments budgétaires

Budget Total
3 568 640,37 €





FabricAr3v

FabricAr3v : vers la fabrication additive métallique pour tous

axe1

Catégorie

Projet

Objectif spécifique du programme

Accroissement de la recherche et de l'innovation de la zone transfrontalière dans les secteurs stratégiques et les secteurs à forte complémentarité

Domaine d'intervention

Activités de recherche et d’innovation dans les centres de recherche publics et les centres de compétence, y compris la mise en réseau


La Fabrication Additive Métallique (FAM) est un secteur en très forte croissance. Les technologies d’aujourd’hui demandent une grande expertise et des investissements très importants (~1M€), ce qui freine l’adoption de ce procédé. Des procédés plus abordables sont donc demandés. De nouvelles technologies, basées sur la technologie MIM (Metal Injection Molding) permettent l’avènement de machines bien moins chères (120k€). L'objectif du projet est de développer un procédé dont l’investissement global est inférieur à 30k€, le rendant accessible aux TPE/PME et aux FabLabs. Pour passer du prototypage rapide à la fabrication additive, il faut être en mesure de prévoir les défauts dans les pièces et de maîtriser le procédé afin de prévoir les performances mécaniques des pièces produites. FabricAr3v répond à cette problématique par la conception d'un procédé « low-cost » ainsi que le développement et la validation des outils de simulation dédiés. Les compétences à mettre en œuvre sont variées, aussi la constitution d’un consortium transfrontalier est absolument nécessaire.  Grâce à l’association avec Sirris, il est comparé aux procédés industriels existants. L’expertise du CRITT-MDTS sur le MIM permet de l’adapter à l’impression 3D. Enfin, des outils de dimensionnement des pièces qui sont adaptés aux procédés seront créés par la collaboration entre le CNRS, Centrale Lille et Cenaero. Une plate-forme de formation autour de cette technologie est par ailleurs développée. Toutefois, l’arrivée de machines permettant de copier à bas coût n’importe quelle structure métallique entraînera probablement une remise en cause de la propriété intellectuelle et industrielle. Il faut alors investiguer les modèles de protection compatibles avec cette évolution. Le projet bénéficie de l’expertise de l’Université de Mons, de l’Université de Lille et du CNRS. 

Date de rapport 10-05-2021

Le projet FabricAr3v a débuté officiellement le 1er Juillet 2019 suite aux échanges du comité de lancement le 20/05/2019. Dès le début du projet l’opérateur Strategisch Initiatied Materialen chargé de la gestion du module de communication, a émis le souhait de quitter le projet pour cause de conflits d'intérêt vis-à-vis de ses investisseurs. Ce fait à paralyser les activités de ce module. Les recherches d’un nouveau partenaire ont permit d’intégrer MATERALIA au consortium au deuxième semestre 2020. Le poster A3 en français et flamand a été réalisé par les soins de Centrale Lille, tous deux validés par les partenaires du projet et l'équipe technique. Ce poster A3 est affiché dans les locaux de chaque partenaire. Les partenaires ont également participé au 5ème symposium de la Fabrication Additive à Charleville-Mézières le 17/10/2019. Thème : Fabrication additive indirecte avec liants : Procédés Binder Jetting, FDM et extrusion. Il s'agissait d'une discussion autour d'une table ronde sur la fabrication additive métallique indirecte avec liants, en présence d'industriels. L'achat d'une machine industrielle, prévu dans la fiche projet, l'Admaflex 130 a été réalisée par appel d'offre : PA 2019-13. L'achat de l'Admaflex 130, a permis de nouer des contacts avec Isolectra-Martin qui est une entreprise intéressée par la fabrication additive. Une collaboration avec cette entreprise et le L2EP a donnée naissance à une thèse : «FABRICATION ADDITIVE DE COMPOSANTS PASSIFS PAR OPTIMISATION TOPOLOGIQUE ». Isolelectra-Martin a rejoint le consortium afin de pouvoir utiliser la plateforme industrielle et pédagogique et développer un nouveau matériau pour le génie électrique qui permet d'atteindre les objectifs du projet FabricAr3v. L'achat d'autres machines, non prévu dans la fiche projet, une imprimante 3D à granulés la Pollen M et un four de déliantage et frittage thermique Pyrox, a été réalisée. Celles -ci équiperont la plateforme industrielle et pédagogique et développer. L'écriture d'une maquette a été proposée à Centrale Lille pour la mise en place d'un module d'enseignement transversal. La conception et la fabrication d'une machine low-cost a débuté et est bien avancée (actionneurs, capteurs mécaniques et électroniques) par Centrale Lille. Un plan d'expérience a été réalisé pour maîtriser les paramètres d'extrusion sur un matériau peu coûteux, le PLA. Des résultats satisfaisants ont été obtenus d'un point de vue structurel sur des pièces de géométries simples. La cinématique de la machine est donc bien maîtrisée. Les premiers travaux du CRITT-MDTS ont permis de valider la faisabilité de l'impression de polymères chargés en zircone sur la Freeformer, combinée aux phases de déliantage et frittage aboutissant à une pièce dense. Les caractérisations des pièces produites ont permis d'identifier les propriétés physico-chimiques résultantes. Les essais réalisés en conditions optimales permettent de comparer les caractéristiques des pièces imprimées aux pièces obtenues par PIM. A l'issue d’essais préliminaires sur la Direct 3D, le CRITT-MDTS a entamé des modifications de l’imprimante pour l’optimiser. Pour aider à orienter les développements à effectuer au sein du consortium, une veille technologique a été initiée, par Sirris, sur base des connaissances déjà présentes dans le consortium. Le descriptif de la technologie par fusion laser sur lit de poudre métallique touche à sa fin. Elle comprend notamment une description du procédé, les forces et faiblesses, une comparaison avec la technologie développée dans le projet, les propriétés mécaniques couramment rencontrées dans la littérature et les différents fournisseurs de machine low-cost laser métallique. Des travaux ont été engagés pour élaborer des méthodologies simplifiées pour la simulation de procédés par fabrication additive. Pour l’instant, ces développements sont réalisés dans un cadre générique. A terme, ces méthodologies devront être adaptées pour exploiter les résultats du modèle de frittage. Les travaux de modélisation se basent sur la solution logicielle de Cenaero. L’exploitation des modèles et méthodologies dans des solutions logicielles tierces est à l’étude. Une analyse préliminaire a été effectuée. Celle-ci sera poursuivie après montée en maturité des modèles et des méthodologies. Dans le cadre de l'étude des modèles d'affaires des fabricants d'imprimantes 3D, un article sur les conflits au sein des communautés open source et open hardware a été accepté pour la conférence IRG2020 : « Communautés open source et forks : une relecture à la lumière des travaux d'Albert Hirschman ». Deux articles ont été rédigés pour la revue MAKERY sur le rôle des makers au début de la crise de la Covid-19 ainsi que sur leur mobilisation au sein de réseaux d’acteurs et d’institutions à différentes échelles. Par ailleurs, une première cartographie des ateliers de fabrication numérique (AFN) de la zone INTERREG a été réalisée. Une base de données de 388 AFN identifiés à l’échelle de la Belgique et de la France a été construite pour pouvoir largement diffuser un questionnaire dont le but est de mesurer la capacité de ces AFN à participer à la transformation du système productif, puis à évaluer leur potentiel d’adoption d’une machine FAM LowCost. Nous avons aussi construit, testé et finalisé ce questionnaire intitulé : « Les ateliers de fabrication numérique : quel rôle dans le système productif mondial de « l’après COVID-19 ? ».