GeonX: simuler le “comportement” de la fabrication additive

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Par · 07/10/2015

GeonX, spin-off du Cenaero, est l’auteur d’une solution Virfac (Virtual Factory), une plate-forme de fabrication virtuelle destinée à faciliter la simulation de procédés de fabrication. Cet outil de simulation numérique permet de prédire ce qui va se passer dans le processus de fabrication (déformation de pièces, champs de contraintes internes, état métallurgique de la matière…), de prédire les défauts…

Utilisé jusqu’ici essentiellement pour les processus classiques (usinage, soudage), Virfac est en passe de s’ouvrir à la modélisation de processus de fabrication additive et, plus particulièrement, aux processus de production métallique.

Petit cours d’embûches et de contraintes de fabrication par Michel Delanaye, fondateur et patron de GeonX.

“Ce genre de processus revêt un degré certain de complexité. En SLM (Selective Laser Melting, frittage sélectif par laser), on construit une pièce par couches successives de 50 ou 100 microns. En technologie de gainage (“cladding”), on vient ajouter à une pièce existante un élément qui est imprimée en couches de l’ordre du millimètre. Travailler à de telles échelles exige de développer de nouveaux produits dans la mesure où il faut faire face à toute une série de nouveaux problèmes. A commencer par la répétabilité du procédé, mis à mal dès que l’on modifie la pièce ou la matière.

La qualité de la pièce, ensuite, pose aussi problème. La fabrication additive implique en effet un important apport d’énergie et donc des déformations et des contraintes résiduelles qui auront un impact pour toute la durée de vie de la pièce. De tels effets sont néfastes à la qualité.

Michel Delanaye (GeonX): “ La fabrication additive implique un important apport d’énergie et donc des déformations et des contraintes résiduelles qui auront un impact pour toute la durée de vie de la pièce.”

De même, si l’on augmente ou ralentit la vitesse de fabrication, il y a nécessairement un impact sur la qualité de la matière.”

C’est pour mieux comprendre ces effets et contraintes que GeonX est en passe de faire évoluer son outil de simulation. “En fabrication additive, face à ces effets induits, si on ne procède pas, a priori, à des essais, on est bien en peine d’appréhender et de prédire l’impact des divers paramètres. Il faut donc identifier les bonnes plages de paramètres avant de pouvoir passer à la phase de validation physique.”

Certaines règles physiques que l’on croyait maîtrisées sont par ailleurs remises en cause avec l’additive manufacturing.

“En aéronautique, on a pour habitude de calculer les pièces en fonction de “contraintes admissibles” que les pièces devront supporter tout au long de leur durée de vie. Le problème, en fabrication additive, est que les pressions ou paramètres varie d’un cm3 produit à l’autre. Les contraintes admissibles varient au sein du volume. Il est donc essentiel de pouvoir les prédire.”

Premier simulateur en 2016

GeonX s’est donc lancée dans un programme de développement de nouveaux produits (avec l’aide financière de la Wallonie).

Son premier produit devrait être commercialisé en janvier 2016. Il permettra de “modéliser le problème et de déduire les déformations induites.” Mais il ne disposera pas des fonctions nécessaires pour prédire les défauts ou détails. Ce sera pour plus tard.

Deuxième produit, attendu d’ici un an: un logiciel qui sera un véritable simulateur virtuel, pouvant se connecter aux équipements des fabricants.

Course au positionnement

Dès à présent, Michel Delanaye note un intérêt marqué d’acteurs des secteurs automobile, aéronautique, voire ferroviaire, pour des solutions capables de mieux appréhender et prédire l’efficacité des processus de fabrication additive. La demande émane aussi de fabricants de machines d’impression, eux-mêmes, “qui désirent pouvoir simuler leurs propres équipements afin de pouvoir éventuellement fournir des outils logiciels de simulation à leurs utilisateurs.”

Pour GeonX, face à cette demande et à ces besoins qui se feront de plus en plus pressants, il est essentiel de se positionner rapidement. Les grands éditeurs n’y sont pas encore présents – “ils sont encore davantage intéressés par des procédés classiques tels que le soudage.” Mais nul doute qu’ils deviennent bientôt de possibles concurrents…

Il est dès lors essentiel pour GeonX de se positionner dès à présent et d’anticiper. Les développements s’effectuent en interne mais aussi en collaboration avec l’Ecole Polytechnique de l’UCL (département de mécanique appliquée) et avec le Sirris. Un projet de recherche a été déposé de concert avec ce dernier auprès de la Région wallonne qui portera sur la validation expérimentale des logiciels à développer par GeonX afin de “démontrer que les simulations qu’autoriseront les logiciels correspondront bel et bien aux caractéristiques réelles des pièces produites.” GeonX se charge du volet développement logiciel. Le Sirris, pour sa part, produira les pièces et les analysera pour vérifier que les indications données par le logiciel de simulation auront permis de produire des pièces conformes aux attentes.