Impression 3D industrielle : pourquoi WAAM est conçue pour la production

Points clés :

• Production certifiée : L'impression 3D industrielle se concentre sur les applications à usage intensif et la métallurgie certifiée, en vue d'une utilisation dans les structures offshore, les navires, les équipements énergétiques et les systèmes de défense.

• Échelle illimitée : contrairement aux solutions de bureau ou de prototypage limitées à moins de 300 mm, la fabrication additive par arc électrique (WAAM) permet d’imprimer des pièces pouvant atteindre 6 mètres avec le système M1, ou d’évoluer à l’infini grâce à des configurations sur mesure.

• Débit élevé : permet de maintenir des vitesses de dépôt élevées, comprises entre 2 et 8 kg/h, ce qui permet la fabrication automatisée en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, de composants pesant plus de 20 tonnes métriques.

• Contrôles qualité rigoureux : au-delà des simples contrôles visuels, nous mettons en œuvre des essais non destructifs (END) rigoureux, notamment des essais par ultrasons, radiographiques et par ressuage, afin de respecter les normes strictes de DNV, de l’ASME et du Lloyd’s Register.

• Gamme variée de matériaux : prend en charge un large éventail d'alliages standard utilisés pour les fils de soudage disponibles dans le commerce, notamment l'acier, l'inox, l'Inconel, le bronze, le cuivre et l'aluminium.

Que signifie réellement « l'impression 3D industrielle » ?

Il est essentiel, pour la planification de la production en entreprise, de bien comprendre les différences opérationnelles précises entre le prototypage et l'impression 3D industrielle à part entière.

Prototypage et fabrication additive industrielle

Facteur	Impression 3D de bureau / Prototypage	WAAM industriel (MX3D)
Taille de la pièce	Moins de 300 mm	Jusqu'à 6 mètres avec le système M1. Si l'impression est divisée en plusieurs parties ou si le système MX est utilisé, il n'y a pas de limite de taille pratique majeure, ce qui permet de réaliser une impression entièrement sur mesure en fonction de la taille des locaux et de l'espace d'installation disponible.
Matériaux	Plastiques, métaux en quantité limitée	Acier, acier inoxydable, Inconel, aluminium, etc.
Taux de dépôt	Exprimé en grammes par heure	2 à 8 kg/h.
Certifications	Généralement aucun	DNV, ASME, Lloyd’s Register.
Modèle de production	Fonctionnement par lots, uniquement pendant la journée	Une production industrielle continue 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.
Coût unitaire	Faible coût d'installation, coût unitaire élevé	Coût de mise en place élevé, mais coût unitaire nettement inférieur lorsque la production est en volume.
Contrôle qualité	Inspection visuelle	Contrôles non destructifs (CND) : UT, RT, PT, MT.
Applications principales	Prototypes, biens de consommation	Secteurs maritime, de la défense, de l'énergie et de l'industrie lourde.

Impression 3D industrielle vs. moulage et forgeage industriels

WAAM remplace directement les procédés traditionnels de moulage et de forgeage dans plusieurs cas de figure critiques de la chaîne d'approvisionnement :

• Fabrication de pièces à grande échelle, en petites séries ou de pièces uniques très complexes.

• Fabrication de composants essentiels en l'absence d'outillage ou de moules existants.

• Remplacement de pièces de rechange pour lesquelles le temps est un facteur critique et qui sont soumises à des délais de livraison très longs en fonderie.

• Conception de composants haute performance nécessitant une flexibilité maximale au niveau de la conception.

Ce que signifie réellement la « qualité industrielle » pour WAAM

• Certification DNV : Conformité totale aux normes rigoureuses en matière d'ingénierie offshore et maritime.

• Conformité aux normes ASME : Conçu sur le plan métallurgique pour les équipements sous pression exigeants et les environnements soumis à de fortes contraintes.

• Contrôles non destructifs (CND) : contrôles par ultrasons (UT), radiographiques (RT) et par ressuage (PT) appliqués de manière rigoureuse à chaque étape de la production.

• Traçabilité totale : enregistrement numérique complet des numéros de chauffage des fils, des paramètres de processus en temps réel et des relevés de dépôt.

WAAM : le procédé d'impression 3D métallique industrielle

Comment fonctionne WAAM

La fabrication additive par arc électrique utilise un bras de soudage robotisé robuste pour déposer du fil métallique couche par couche, permettant ainsi de construire de grandes structures proches de la forme finale. L'ensemble du processus est contrôlé par un logiciel spécialement conçu à cet effet (MetalXL) qui surveille les paramètres de dépôt en temps réel afin de garantir une intégrité structurelle et une précision dimensionnelle absolues.

Systèmes WAAM industriels M1 et MX de MX3D

Afin de permettre aux entreprises de disposer de capacités de production autonomes en interne, MX3D propose des systèmes robotisés de fabrication additive métallique M1 et MX clés en main.

Spécifications matérielles du système

Fonctionnalité	Spécifications techniques du système M1	Spécifications du système MX
Type d'application	Pièces complexes de taille moyenne à grande	Pièces de grande taille très résistantes
Volume de construction	De grandes dimensions pour sa catégorie (2 200 x 1 400 x 1 700 mm)	Entièrement personnalisable (> 2 000 mm)
Poids de construction	Jusqu'à 750 kg (1 600 lbs)	De 1 000 à 20 000 kg (de 2 220 à 44 000 lb)
Échelle de production	Moyen à grand flexible	Industrie à grande échelle 24/7
Robotique	Bras robotisé à haute productivité	Robotique étendue et à forte charge de travail
Source d'alimentation	Alimentation électrique intégrée avancée	Source d'alimentation industrielle à usage intensif
Intégration des flux de travail	Entièrement intégré au flux de travail propriétaire MetalXL	Entièrement intégré au flux de travail propriétaire MetalXL
Contrôle de l'impression	Surveillance avancée et entièrement traçable	Contrôle industriel avec traçabilité totale
Configuration	La meilleure solution clé en main	Configuration entièrement personnalisée
Modules complémentaires disponibles	Scanner 3D, caméra thermique et refroidissement actif	Disponible sur demande
Gamme de matériaux	Tout alliage soudable et toute configuration à fils multiples	Tout alliage soudable et toute configuration à fils multiples
Empreinte	2 600 × 3 000 × 3 300 mm	De grandes dimensions (> 3 000 mm, toutes dimensions confondues)

Site de production d'Amsterdam

• Elle abrite plus de 15 robots WAAM fonctionnant en continu, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

• Gère un environnement de production industrielle entièrement certifié par le DNV.

• Dispose de capacités étendues en matière de contrôles non destructifs (CND), notamment par ultrasons (UT), radiographie (RT) et essais sous pression (PT), réalisés soit en interne, soit par l'intermédiaire de partenaires d'inspection certifiés.

Accès au WAAM industriel

Option 1 : Commander directement des pièces certifiées dans le cadre d'un service de fabrication à façon auprès du site de MX3D à Amsterdam.

Option 2 : Acheter un système M1 ou MX afin d'internaliser l'ensemble du processus de production automatisé WAAM.

Applications industrielles de l'impression 3D WAAM

Énergie, pétrole et gaz

Le procédé WAAM est utilisé pour la fabrication de récipients sous haute pression, de corps de vannes, de grandes brides et de collecteurs sous-marins. Réalisées à partir de fils en acier duplex et super-duplex haute performance, ces pièces sont entièrement certifiées DNV et ASME pour une utilisation dans des environnements difficiles et soumis à de fortes contraintes.

Maritime et construction navale

Les constructeurs navals ont recours à la technologie WAAM pour fabriquer des composants structurels de grande taille, des pièces de propulsion sur mesure et des pièces de rechange à la demande, afin de réduire considérablement les temps d'immobilisation des navires. Les composants sont généralement imprimés à partir d'acier inoxydable SS316L de qualité marine et d'aciers inoxydables duplex.

Défense

L'impression industrielle garantit une indépendance totale vis-à-vis de la chaîne d'approvisionnement pour les composants critiques du secteur de la défense. Elle permet la production rapide et à la demande de pièces de rechange et de grands éléments structurels à partir d'alliages de pointe et d'aciers à haute résistance.

Automobile

Accélère l'ingénierie de haute performance grâce à la fabrication d'outillages d'assemblage sur mesure, de configurations de châssis de prototypes à grande échelle et de composants structurels renforcés destinés aux véhicules lourds.

Architecture et construction

WAAM permet aux ingénieurs en structure de fabriquer des nœuds en acier sur mesure, des géométries complexes de forme libre et des éléments architecturaux uniques directement à partir de coordonnées numériques. La charpente optimisée et la terrasse de la véranda constituent des exemples emblématiques de ce qu'il est possible de réaliser avec WAAM dans le domaine du génie civil.

Fabrication et outillage

Cette technologie est particulièrement adaptée à la fabrication de gabarits lourds sur mesure, de dispositifs de fixation industriels, de matrices de fabrication, de moules spécialisés et d'inserts d'outillage complexes pour prototypes, à partir de carbone et d'aciers à outils de haute qualité.

Art et design

Permet la création de sculptures métalliques complexes et sur mesure, quelle que soit leur échelle, offrant des possibilités de conception illimitées. Le bar Cucuyo, la « Tour Tresse » de 6 mètres et la terrasse Veranda illustrent parfaitement l’alliance entre liberté géométrique et intégrité structurelle.

Matériaux disponibles pour le WAAM industriel

Les systèmes WAAM industriels à grande échelle utilisent des fils de soudage disponibles dans le commerce, ce qui élargit la gamme d'alliages homologués à la disposition des équipes d'ingénieurs.

Matériau	Principales applications industrielles	Exemples de notes (mise à jour à partir de MX3D)
Acier inoxydable et acier duplex	Secteur maritime, énergie, traitement des fluides chimiques.	308LSi, 316LSi, Duplex 2209, Duplex 2205, Superduplex 2594, martensitique 410NiMo et durcissable par précipitation 17-4PH.
Aluminium	Superstructures maritimes, aérospatiale, architecture sur mesure.	2319, 5356, 5183, 4018, 4046 et 6063.
Inconel / Alliages de nickel	Environnements à haute température, secteurs énergétiques spécialisés.	Inconel 625 et Inconel 718.
Acier de construction et acier au carbone	Charpentes lourdes, construction industrielle, outillage sur mesure.	Acier doux : ER70S-6, ER80S-D2, ER80S-Ni1, ER80S-Ni2.   Haute résistance : NiMo, NiCrMo, ER100S-G, ER110S-G, ER120S-G.   Autres : aciers maraging, aciers à outils Fe3 et Fe8.
Bronze et cuivre	Applications marines, échangeurs de chaleur, bagues industrielles, roulements marins et finitions architecturales décoratives.	CuSn₆, CuSi₃, CuAl₈, CuAl₈Ni₆ et CuNi 70/30.

Certifications industrielles pour WAAM

MX3D applique des normes de qualité internationales rigoureuses afin de garantir la conformité réglementaire pour les applications critiques de l'industrie lourde :

• Certification DNV : qualification complète des matériaux et des procédés pour les déploiements offshore et maritimes exigeants.

• ASME : Conformité totale pour les équipements sous haute pression et les applications industrielles soumises à de fortes contraintes.

• Lloyd’s Register : des protocoles de certification rigoureux sont appliqués aux composants de qualité marine et aux prolongations de durée de vie des actifs.

• PED (directive relative aux équipements sous pression) : conformité stricte aux exigences de l'Union européenne pour les composants sous pression essentiels à la sécurité.

• ISO 9001 : systèmes de gestion de la qualité garantis pour l'ensemble des processus opérationnels, logiciels et matériels.

Foire aux questions

Qu'est-ce que l'impression 3D industrielle ?

L'impression 3D industrielle désigne la fabrication automatisée de composants robustes, destinés à la production en série, à partir de matériaux certifiés. Contrairement au prototypage sur imprimante de bureau, elle permet de produire des pièces destinées à un usage final pour des secteurs critiques tels que l'offshore, le secteur maritime et la défense, en utilisant des robots multiaxiaux pour fabriquer des pièces denses pesant plusieurs milliers de kilogrammes.

Quelle est la plus grande imprimante 3D industrielle pour métaux ?

Les plus grands systèmes utilisent la technologie de fabrication additive par arc électrique avec fil (WAAM) robotisée. MX3D utilise plus de 15 bras robotiques industriels montés sur un réseau de rails linéaires au sein de son site d'Amsterdam, ce qui permet la fabrication en continu de structures métalliques monolithiques s'étendant sur plusieurs mètres, sans aucune contrainte physique liée à la taille de la chambre de fabrication.

En quoi l'impression 3D métallique industrielle diffère-t-elle de l'usinage CNC ?

Alors que l'usinage CNC est un procédé soustractif qui génère d'importants gaspillages de matière, le WAAM est un procédé additif permettant d'obtenir une forme proche de la forme finale. Il réduit considérablement les coûts d'acquisition des matières premières, élimine les frais liés à l'outillage sur mesure et offre une grande liberté géométrique que l'usinage soustractif ne peut égaler de manière rentable, en particulier pour les pièces de grande taille.

Quels matériaux peut-on utiliser dans l'impression 3D industrielle ?

Les systèmes WAAM industriels utilisent des fils de soudage commerciaux standard. Cela comprend les aciers au carbone à haute résistance, les aciers inoxydables de construction (tels que le 316L), les aciers duplex et super-duplex résistants à la corrosion, l'aluminium léger et les superalliages au nickel tels que l'Inconel 625 et 718.

Quelles certifications sont requises pour les pièces métalliques imprimées en 3D à usage industriel ?

Les composants critiques doivent faire l'objet d'une validation rigoureuse par un organisme tiers. Selon le secteur d'activité, les pièces doivent être conformes aux normes DNV pour le secteur maritime et offshore, aux codes ASME et PED pour les équipements sous pression, aux exigences du Lloyd’s Register pour la construction navale, et s'inscrire dans un cadre global de gestion de la qualité conforme à la norme ISO 9001.

L'impression 3D métallique industrielle est-elle rentable ?

Oui, en particulier pour les géométries de grande taille, à faible volume ou très complexes. En évitant le recours à des moules sur mesure coûteux, en réduisant les chutes de matière première et en raccourcissant les cycles logistiques de plusieurs mois à quelques semaines, l'impression 3D industrielle permet de réduire considérablement les dépenses d'investissement et de limiter les temps d'arrêt coûteux des équipements dans les industries lourdes.

Prêt à industrialiser votre production ?

Pour faire évoluer vos projets d'industrie lourde vers l'impression 3D métallique à grande échelle, vous avez besoin d'un partenaire expérimenté ayant fait ses preuves sur le terrain. Que vous souhaitiez commander directement des composants industriels robustes ou déployer une cellule robotisée automatisée dans vos propres locaux, MX3D vous apporte la technologie et l'expertise certifiée dont vous avez besoin.

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