Guide WAAM
Une vitesse de dépôt inégalée
Fabriquer de manière économique des composants métalliques industriels de grande taille pouvant peser plusieurs milliers de kilogrammes, à des cadences de dépôt élevées comprises entre 2 et 8 kg/h.
Des délais de livraison jusqu'à 90 % plus courts
Éliminez les coûts d'outillage initiaux considérables et évitez les délais de moulage de 6 à 18 mois en lançant la fabrication « near-net-shape » dès le jour de la commande.
Qualité industrielle certifiée
Obtenir des propriétés mécaniques équivalentes à celles du forgeage traditionnel. Les composants WAAM sont entièrement certifiables et régulièrement homologués selon les normes internationales.
Qu'est-ce que le WAAM ?
Le guide complet de la fabrication additive par arc électrique
La fabrication additive par arc électrique (WAAM) est un procédé d'impression 3D métallique à grande échelle qui utilise un arc électrique pour faire fondre un fil métallique et le déposer couche par couche à l'aide d'un bras robotique industriel, produisant ainsi des composants de taille industrielle à haute densité. En tant que forme la plus rapide de dépôt d'énergie dirigée (DED), le WAAM combine une technologie de soudage à l'arc éprouvée avec un contrôle robotisé des mouvements et une surveillance du processus en temps réel pour créer des pièces de forme quasi-finale à des cadences de dépôt de 2 à 8 kg/h, soit plus de 10 fois plus rapide que la fabrication additive par laser.
L'industrialisation du WAAM
L'avenir de l'industrie lourde
Depuis plusieurs années, la technologie WAAM de MX3D a évolué, passant d’une innovation de laboratoire à un procédé de fabrication certifié et prêt pour la production industrielle, destiné aux secteurs de l’énergie, de la marine, de la défense et des infrastructures. En supprimant le recours à l’outillage, aux moules et aux matrices, elle offre une alternative radicale aux procédés traditionnels de moulage et de forgeage, réduisant les délais de production jusqu’à 80 % tout en atteignant un taux d’utilisation des matériaux d’environ 90 %. En tant que premier site de production WAAM en Europe, MX3D fournit des systèmes WAAM, ainsi que son logiciel propriétaire logiciel MetalXLet des services d'impression à la demande pour passer de la conception numérique à une pièce métallique certifiée en un temps considérablement réduit
Comme il est possible d'utiliser du fil de soudage, du gaz et des consommables standard, les coûts d'exploitation (OPEX) du WAAM sont nettement inférieurs à ceux des autres technologies d'impression 3D. De plus, les matériaux sont disponibles partout dans le monde à des prix compétitifs. Une machine WAAM est constituée d'un équipement de soudage standard et d'un robot industriel. Cela garantit une machine dont le coût d'investissement (CAPEX) est relativement faible et qui offre une durabilité industrielle de plusieurs décennies. Le cœur d'une machine WAAM est un logiciel de flux de travail puissant et entièrement intégré, MetalXL de MX3D, qui regroupe l'équipement, les capteurs, la génération de rapports et la création de trajectoires d'outils au sein d'un système unifié et certifié.
Dans ce guide
Découvrez le processus complet de fabrication additive par arc électrique (WAAM), ses applications industrielles et ses avantages par rapport aux méthodes traditionnelles. Ce guide détaille également la compatibilité des matériaux, la rentabilité et les normes de certification industrielle.
Nos utilisateurs WAAM
Commencez à créer avec WAAM
Comment fonctionne la fabrication additive par arc électrique avec fil ?
Le procédé WAAM suit un flux de travail entièrement numérique. Au lieu d'enlever de la matière d'une billette solide ou de couler du métal liquide dans un moule, le WAAM fabrique les pièces à partir de zéro à l'aide d'un système de dépôt agile et piloté par logiciel, ce qui en fait la solution idéale pour l'impression 3D métallique à grande échelle de géométries complexes.
Le processus WAAM étape par étape
- Conception CAO et optimisation topologique : Le processus commence par un modèle 3D. Avec la WAAM, vous pouvez reproduire une conception existante qui offre des performances équivalentes, voire supérieures, à celles d'une pièce fabriquée par moulage ou forgeage. Mais les ingénieurs peuvent également recourir à l'optimisation topologique pour placer le matériau uniquement là où il est structurellement nécessaire, ce qui réduit les déchets et le poids de la pièce jusqu'à 80 % par rapport aux composants conçus de manière conventionnelle.
- DPQ / DPS : L'utilisateur du système MX3D WAAM choisit un ensemble de paramètres MetalXL calibrés et certifiés, créés et testés pour chaque alliage spécifique afin de garantir une qualité irréprochable après impression.
- Découpage et planification des trajectoires d'outils : Le modèle 3D est découpé en couches imprimables. Le logiciel MetalXL calcule le parcours d'outil robotisé optimal spécifiquement pour le procédé WAAM, en tenant compte des paramètres et stratégies de soudage, des exigences de qualification, de l'accumulation thermique et de la prévention des collisions.
- Dépôt robotisé : Un système WAAM industriel (tel que le système M1 ou MX) utilise un arc électrique pour faire fondre un fil métallique standard, déposant ainsi le matériau en fusion sur un plateau de fabrication, couche par couche. Les vitesses de dépôt varient de 2 à 8 kg/h, en fonction du matériau et du procédé à arc utilisés.
- Refroidissement entre passes et surveillance en cours de processus : Le procédé WAAM génère une chaleur importante. Des capteurs intégrés surveillent les données thermiques en temps réel, interrompant ou ajustant automatiquement le processus de dépôt afin de garantir que le matériau refroidisse jusqu'à la température interpassage appropriée, essentielle pour les propriétés mécaniques. De nombreux autres capteurs et points de données sont utilisés pour vérifier si une impression se déroule dans les limites fixées par l'ingénieur sur la base des normes de qualité en vigueur.
- Post-traitement (usinage CNC) : La pièce obtenue, proche de la forme finale, présente une surface ondulée caractéristique du procédé WAAM. Elle fait l'objet d'un usinage CNC ciblé au niveau des interfaces fonctionnelles afin d'atteindre les tolérances finales. Selon l'application, les surfaces telles qu'elles sont imprimées peuvent être acceptables sans usinage.
ARC DED
Procédés de soudage à l'arc utilisés dans le WAAM
Si le principe du dépôt de fil couche par couche reste inchangé, le procédé WAAM peut utiliser différentes sources d'alimentation de soudage en fonction du débit de dépôt requis, du matériau et de la qualité de la pièce :
- GMAW (soudage à l'arc sous gaz avec fil-électrode / MIG/MAG) : La méthode la plus courante et la plus rapide utilisée en soudage à l'arc sous gaz. Elle utilise une électrode filée consommable et un gaz de protection, permettant d'atteindre des débits de dépôt allant jusqu'à 15 kg/h. Idéale pour les composants en acier au carbone, en acier inoxydable et en aluminium.
- GTAW (soudage à l'arc sous gaz avec électrode de tungstène / TIG) : Utilise une électrode en tungstène non consommable avec un fil d'apport alimenté séparément. Nettement plus lent que le GMAW, mais offre un contrôle exceptionnel de l'arc et une qualité de surface supérieure, ce qui le rend adapté aux applications exigeant une grande intégrité. En général, le WAAM avec TIG est comparé aux solutions laser-fil, car ils présentent tous deux un faible taux de dépôt similaire, mais un fini de surface raffiné.
- PTA (arc à transfert de plasma) : Utilise un arc plasma restreint. Cependant, ses taux de dépôt nettement inférieurs à ceux du GMAW et la plus grande complexité de son équipement par rapport au GTAW semblent le limiter à des applications de niche plutôt qu'à l'impression industrielle rapide à grande échelle.
- CMT : Divers procédés de transfert de métal à froid, tels que le CMT Fronius ou l'EWM ReACT, offrent un procédé qui, grâce à un apport de chaleur réduit, peut s'avérer utile pour le WAAM, en particulier pour l'aluminium et les structures à parois minces. En général, la source d'alimentation des systèmes WAAM professionnels, comme le système MX3D M1/MX, comprend à la fois des options MIG et CMT.
MetalXL
Le rôle des logiciels dans le WAAM
Le matériel seul ne suffit pas pour produire une pièce certifiée WAAM. Un logiciel WAAM sophistiqué fait office de « cerveau » de l'ensemble du processus. La plateforme gère gère :
- Vérification de la faisabilité : Avant de lancer l'impression, MetalXL vérifie la faisabilité de la pièce.
- Planification des trajectoires d'outils génération de trajectoires robotiques sans collision, optimisées pour la répartition thermique
- Gestion thermique en temps réel contrôle des températures entre passes
- Contrôle qualité en cours de fabrication enregistrement de chaque couche pour une traçabilité numérique complète et une préparation à la certification
- Contrôle adaptatif des processus ajuste automatiquement les paramètres de soudage en fonction des données fournies par les capteurs
- Rapports afin de permettre une impression conforme, le logiciel doit fournir un rapport complet sur tous les événements clés, les modifications de paramètres et les interventions.
C'est cette couche logicielle qui permet de transformer du matériel de soudage industriel standard en un système de fabrication additive de précision.
Méthodes de fabrication additive
Avantages de la fabrication additive par impression 3D par rapport à la fabrication traditionnelle
L'adoption rapide de la fabrication additive par arc électrique par l'industrie s'explique par des avantages économiques et opérationnels tangibles que la fabrication soustractive et le moulage ne peuvent égaler.
Facteur | WAAM (MX3D) | Fusion par dépôt de fil au laser (DED) (par exemple, 2 kW) | Moulage traditionnel | Forgeage traditionnel | Laser PBF (lit de poudre) |
Taille de la pièce | 6 mètres et plus | < 2 meters typically | Limité par la taille des moules et de l'usine | Limité par la taille de la matrice et de l'usine | < 500 mm typically |
Taux de dépôt | 2 à 8 kg/h | 0,5 à 2 kg/h | N/A | N/A | 0,1 à 0,5 kg/h |
Utilisation des matériaux | ~90 % (forme quasi-finale) | ~90 % (forme quasi-finale) | Variable (déchets de finition par soustraction) | Faible (ratio achat/vol élevé) | 95 % et plus (avec recyclage de la poudre) |
Outillage nécessaire | Aucun | Aucun | Moules, modèles et grande usine | Matrices, presses et grande usine | Aucun |
Délai de livraison (pièce unique) | De quelques jours à plusieurs semaines | De quelques jours à plusieurs semaines | De quelques semaines à plusieurs mois | De quelques mois à plusieurs années | De quelques jours à plusieurs semaines |
Matières premières | Fil | Fil | Lingots | Lingots | Poudre fine (coût élevé) |
Poids maximal par pièce | De quelques centaines à plusieurs milliers de kilos | De quelques dizaines à plusieurs centaines de kilos | De quelques centaines à plusieurs milliers de kilos | De quelques centaines à plusieurs milliers de kilos | < 5 kg typically |
Traditionnel vs WAAM
Quand le procédé WAAM surpasse le moulage et le forgeage
WAAM excelle dans la production à grande échelle de volumes faibles à moyens. Ne nécessitant aucun outillage, cette technologie élimine les coûts initiaux considérables et les délais de production associés aux moules et matrices traditionnels.
- Réduction des délais de livraison pouvant atteindre 90 % : Alors que les délais de fabrication par moulage ou forgeage s'étendent souvent de 6 à 18 mois, la technologie WAAM permet de lancer la fabrication de pièces de forme quasi-finale dès le jour de la passation de la commande, ce qui permet de gagner plusieurs mois, voire une année entière.
- Qualité : Le procédé WAAM atteint régulièrement des propriétés mécaniques proches ou équivalentes à celles des pièces forgées et surpasse largement la qualité des pièces moulées traditionnelles.
- Remplacement de pièces de rechange obsolètes : Lorsque les moules d'origine sont perdus ou que les pièces d'origine ne sont plus disponibles, WAAM peut recréer des composants directement à partir d'un scan 3D ou d'un fichier CAO, sans exigence de quantité minimale de commande.
- Une vitesse de dépôt inégalée : Avec un débit de 2 à 8 kg/h par source d'énergie, la technologie WAAM permet de produire de manière économique des composants pesant plusieurs milliers de kilogrammes. Les configurations multi-robots de MX3D multiplient cette vitesse pour une production encore plus rapide.
- Inventaire numérique : Passer du stockage physique aux fichiers numériques. Des « recettes » imprimées peuvent être utilisées pour fabriquer des pièces de rechange à la demande partout dans le monde, ce qui réduit considérablement les coûts de stockage.
- Certification : WAAM est entièrement certifiable. MX3D certifie systématiquement ses impressions selon des normes internationales rigoureuses, notamment les normes DNV ST B203, API 20S et ASME Section IX pour les équipements sous pression.
- Optimisation : l'optimisation topologique permet de réduire considérablement la quantité de matériau utilisée. En permettant des économies de matériau pouvant atteindre 90 %, la technologie WAAM réduit considérablement les coûts et l'impact environnemental, ce qui est particulièrement important pour les alliages coûteux ou difficiles à usiner, tels que l'Inconel et le Duplex.
Traditionnel vs WAAM
Limites et considérations
Bien que très performant, le WAAM n'est pas une solution universelle. En comprenant ces compromis, vous serez certain de choisir la méthode de fabrication la plus adaptée :
- Finition de surface : En tant que procédé de fabrication proche de la forme finale, le WAAM laisse une surface nervurée. Les faces fonctionnelles nécessitent un usinage ultérieur pour respecter des tolérances serrées, tandis que les zones non fonctionnelles peuvent souvent rester telles qu’elles ont été imprimées.
- Production à grand volume : Pour la production en série de milliers de pièces identiques, les moules de fonderie amortis restent plus rentables. Le procédé WAAM est très compétitif pour des lots de 1 à plusieurs centaines d'unités.
- Gestion thermique : L'impression de grandes pièces métalliques génère des contraintes résiduelles. Cela nécessite un refroidissement rigoureux entre les passes, géré de manière autonome par MetalXL, ainsi qu'un traitement thermique de détente (SRHT) après impression, le cas échéant.
- Resolution: With a minimum wall thickness of 2.5–3 mm, WAAM is unsuitable for extremely fine micro-features (< 1 mm). Laser PBF is better suited for high-resolution needs.
- CAO : WAAM nécessite un fichier CAO 3D. Si vous ne disposez que d'une pièce physique ou de dessins en 2D, l'équipe d'impression à la demande de MX3D peut procéder à une ingénierie inverse ou à une numérisation 3D du composant afin de créer le jumeau numérique requis.
- Coût du fil par rapport à celui des billettes : Selon l'alliage utilisé, le fil de soudage peut entraîner un coût de matière première plus élevé que les billettes de fonderie traditionnelles.
- Qualification : Alors que les normes WAAM se développent rapidement, certains codes réglementaires existants n'intègrent pas encore les processus DED. L'équipe Qualité de MX3D peut évaluer et vous guider activement dans la qualification de vos pièces spécifiques.
Matériaux WAAM : quels métaux peut-on imprimer ?
L'un des principaux atouts de WAAM réside dans sa matière première : un fil à souder standard. Contrairement aux poudres métalliques coûteuses utilisées dans les systèmes à laser, le fil de soudage est très accessible, abordable et s'appuie sur des décennies de données métallurgiques. Le WAAM peut traiter pratiquement tous les alliages métalliques soudables.
Tous les matériaux MX3D certifiés sont soumis à des essais rigoureux et certification par DNV, Lloyd’s Register et l’ASME afin de garantir que leurs propriétés mécaniques sont égales ou supérieures à celles de leurs équivalents moulés ou forgés. Si le matériau que vous avez sélectionné n’est pas encore certifié, le responsable qualité de MX3D peut définir la feuille de route pour le faire certifier et le préparer pour la production.
Matériaux clés | Niveaux courants | Caractéristiques principales | Applications typiques |
Acier au carbone et acier faiblement allié | ER70S-6, ER80S-D2, ER80S-Ni1, ER80S-Ni2 | Haute résistance, excellente soudabilité | Éléments de structure, outillage pour usage intensif |
Acier inoxydable | 316LSi, 308LSi, 410NiMo, 17-4PH | Excellente résistance à la corrosion | Infrastructures maritimes, agroalimentaire et industrie chimique |
Duplex / Super Duplex | 2209, 2205, 2594 | Haute limite d'élasticité + résistance à la corrosion | Vannes pour le secteur pétrolier et gazier, l'industrie chimique, l'offshore |
Inconel (alliages de nickel) | 625, 718 | Résistant aux hautes températures et à l'oxydation | Turbines énergétiques, aérospatiale, composants nucléaires |
Aluminium | 5356, 2319, 5183, 4018, 4046, 6063 | Léger, avec un rapport résistance/poids élevé | Structures automobiles, éléments architecturaux |
Bronze (alliages de cuivre) | CuSn₆, CuSi₃, CuAl₈, CuAl₈Ni₆, CuNi 70/30 | Haute résistance à l'usure, anti-grippage | Hélices marines, roulements à usage intensif |
Secteurs et applications
Où utilise-t-on le WAAM ?
La fabrication additive par arc électrique offre une solution numérique essentielle pour la chaîne d'approvisionnement des secteurs qui ont besoin de composants critiques, tels que le nucléaire, la défense, le pétrole et le gaz, l'outillage et la marine, leur permettant ainsi de passer d'un stockage physique et d'approvisionnements à longs délais à une production à la demande pilotée par le numérique. En contournant les outillages obsolètes et les goulots d'étranglement de la fabrication traditionnelle, la WAAM permet à des secteurs tels que l'énergie, le maritime et les infrastructures de produire localement des composants certifiés à grande échelle. Cette transition réduit non seulement considérablement les coûts liés aux temps d'arrêt, mais sécurise aussi fondamentalement la chaîne d'approvisionnement pour les pièces essentielles à la mission.
Défense
WAAM garantit la préparation opérationnelle militaire en permettant la production à la demande de pièces de rechange obsolètes ou difficiles à trouver. En contournant les chaînes d'approvisionnement mondiales vulnérables, cette solution offre au secteur de la défense l'autonomie stratégique nécessaire pour se procurer des composants essentiels à la mission exactement au moment où ils sont nécessaires.
Architecture et infrastructures
La technologie WAAM libère les architectes des contraintes imposées par les profilés en acier standard. En permettant la fabrication de connecteurs structurels à topologie optimisée et de géométries organiques complexes, la technologie WAAM révolutionne le secteur de la construction, comme l’a démontré à l’échelle mondiale le premier pont en acier imprimé en 3D à Amsterdam. Mais aussi un artiste.
Automobile
WAAM accélère le développement des véhicules en permettant la production rapide de prototypes structurels de grande taille, d'outillages sur mesure et de composants en petites séries. Les ingénieurs peuvent tirer parti de l'optimisation topologique pour regrouper des assemblages et imprimer des structures légères qui réduisent le poids total du véhicule sans compromettre la résistance mécanique.
Énergie et offshore
WAAM élimine les délais de livraison excessifs pour les composants énergétiques forgés grâce à une production localisée et à la demande. Cela réduit considérablement les temps d'arrêt des plateformes offshore et des raffineries, tandis que le partenariat entre MX3D et Framatome démontre sa capacité à répondre aux exigences des applications nucléaires.
Maritime et construction navale
Qu'il s'agisse de fabriquer des hélices massives en bronze ou de remplacer rapidement des équipements de coque et des composants de gouvernail endommagés, WAAM aide les flottes maritimes à maintenir leur capacité opérationnelle. La possibilité d'imprimer des pièces certifiées à proximité du chantier naval permet de réduire les délais de livraison et les temps d'immobilisation des navires.
Fabrication et outillage
Les fabricants utilisent la technologie WAAM pour imprimer des gabarits sur mesure, des dispositifs de fixation robustes et des inserts d'outillage. Cette technique s'avère également très efficace pour la réparation de moules : elle permet d'appliquer un nouveau matériau sur des matrices usées plutôt que de fabriquer un outil entièrement neuf, ce qui représente un gain de temps et une économie considérables.
WAAM vs. impression 3D par laser (PBF et DED laser)
Pour choisir la technologie de fabrication additive métallique la plus adaptée, il est nécessaire de bien comprendre les différences fondamentales entre les systèmes à fil et ceux à poudre, ainsi qu'entre l'énergie d'arc et l'énergie laser.
La fusion laser sur lit de poudre (LPBF/PBF) utilise un laser pour faire fondre de manière sélective de la poudre métallique fine à l'intérieur d'une chambre hermétique. Si la PBF offre une résolution exceptionnelle pour les pièces petites et très complexes (telles que les implants médicaux ou les aubes de turbine), elle présente toutefois des limites intrinsèques :
La technologie WAAM fonctionne en espace ouvert, ce qui lui permet d'imprimer des pièces de plusieurs mètres de long à des vitesses jusqu'à 100 fois supérieures à celles de la technologie PBF. De plus, avec des coûts d'investissement en matériel et des coûts d'exploitation généralement inférieurs à ceux des systèmes laser, la technologie WAAM constitue clairement le choix le plus économique pour la fabrication de composants industriels de grande taille.
Caractéristique | WAAM (Arc DED) | Laser PBF | DED au laser |
Volume d'impression | Mètres (pratiquement illimités) | < 350 mm | < 0.5 meter typically |
Taux de dépôt | 2 à 10 kg/h | 0,1 à 0,5 kg/h | 0,2 à 2 kg/h |
Matière première | Câble (peu coûteux, sûr) | Poudre (coûteuse, dangereuse) | Poudre ou fil |
Résolution | Rugosité de surface de 1 mm | éléments de 0,05 à 0,1 mm | Rugosité de surface de 0,5 mm |
Idéal pour | Pièces de grande taille, de complexité simple à moyenne | Pièces petites et complexes | Pièces de petite et moyenne complexité |
Sécurité | Les procédures de soudage habituelles s'appliquent | Il convient d'observer la plus grande prudence (risques pour la santé et risque d'explosion) | Risque élevé pour la sécurité lié à l'utilisation d'un laser |
Dépenses d'investissement (matériel) | Faible à moyen | Très élevé | Élevé |
Coût d'impression (OPEX) | Faible (plus de cinq fois moins cher que la fabrication additive par poudre ou par laser) | Très élevé (poudre coûteuse) | Élevé |
Fils ou poudres
WAAM vs. impression 3D par laser (PBF et DED laser)
Coûts
Le fil de soudage coûte nettement moins cher que la poudre métallique atomisée, souvent 5 à 10 fois moins cher au kilogramme.
Sécurité
Contrairement aux poudres métalliques fines, qui nécessitent une ventilation spécifique, une mise à la terre et le port d'EPI, le fil-matière ne présente aucun risque d'inhalation ou d'explosion.
Rentabilité des matériaux
Le fil permet d'atteindre un taux de récupération des matériaux proche de 100 % pendant l'impression. Les systèmes à poudre entraînent des pertes de matière dues aux projections et nécessitent une infrastructure de recyclage.
Disponibilité
Le fil à souder est un produit de base normalisé à l'échelle mondiale, disponible auprès de dizaines de fournisseurs. En revanche, la poudre métallique destinée à la fabrication additive est souvent proposée par un nombre limité de fournisseurs et ses délais d'approvisionnement sont longs.
Le WAAM est-il rentable ? Comprendre les aspects économiques
Le retour sur investissement de la fabrication additive par arc électrique dépend de trois facteurs : l'élimination des coûts d'outillage, la réduction du gaspillage de matières premièreset la réduction des délais de livraison
Le coût exact dépend toutefois du temps d'usinage, du choix des matériaux, de la géométrie de la pièce et des exigences en matière de post-traitement. Grâce à une approche de fabrication « near-net-shape », le rendement des matériaux atteint environ 90 %, ce qui évite le gaspillage considérable observé lors du fraisage d'une pièce à partir d'un bloc massif, où jusqu'à 90 % de la matière première coûteuse peut finir en copeaux.
Pour les pièces uniques et les petites séries, la technologie WAAM permet d'éviter l'investissement en outillage de 10 000 à plus de 100 000 dollars nécessaire à la fonderie ou au forgeage. En supprimant la nécessité d'amortir des moules coûteux, la technologie WAAM garantit que les composants industriels sur mesure et les pièces de rechange urgentes offrent un retour sur investissement positif dès la première unité.
Élément de coût | Les avantages de WAAM |
|---|---|
Outillage | Zéro — aucun moule, matrice ou gabarit n'est nécessaire |
Gaspillage de matériaux | environ 10 % de déchets (contre 40 à 90 % dans l'usinage CNC à partir de barres) |
Heure d'impression | Des taux de dépôt élevés réduisent la durée d'impression |
Post-traitement | Seules les surfaces fonctionnelles nécessitent une finition CNC |
Stock | Les fichiers numériques remplacent le stockage physique |
Réduction des délais | Une mise sur le marché plus rapide = une génération de revenus plus précoce |
Normes et assurance qualité
Les pièces WAAM peuvent-elles être certifiées ?
Les pièces WAAM peuvent égaler, voire dépasser, les propriétés mécaniques, la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement et la résistance à la fatigue de leurs équivalents forgés ou moulés. MX3D a passé avec succès des audits, obtenu la qualification de ses pièces et/ou obtenu des certifications, en se conformant aux normes suivantes :
- Certification DNVDNV-ST-B203 : pour la classification des pièces fabriquées par dépôt de matière (DED)
- Section IX de l'ASME Pour les équipements sous pression dans le secteur de l'énergie / États-Unis
- API 20S Pour les composants métalliques fabriqués par impression 3D dans l'industrie pétrolière et gazière
- Lloyd’s Register Pour les composants structurels maritimes et offshore
- PED Pour les équipements sous pression dans le secteur de l'énergie / UE
Normes et assurance qualité
Traçabilité numérique
Grâce à l'intégration d'une surveillance numérique continue des processus, MX3D garantit une traçabilité complète pour chaque couche imprimée, avec plus de 60 paramètres suivis. Chaque composant est accompagné d'un jumeau numérique complet qui enregistre tous les paramètres de soudage, les données thermiques et les résultats d'inspection, ce qui simplifie le processus d'audit et de certification pour les clients finaux.
Prêt à découvrir WAAM pour votre projet ?
MX3D exploite le plus grand site de production WAAM d'Europe, avec 15 systèmes robotisés assurant une production certifiée 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, à Amsterdam. Que vous ayez besoin d'un système WAAM clé en main pour votre propre site ou des pièces haute performance imprimées à la demande, notre équipe d'ingénieurs est prête à vous aider à réduire vos délais de livraison, à diminuer vos coûts et à développer votre production.
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Foire aux questions
Qu'est-ce que la fabrication additive par arc électrique (WAAM) ?
La fabrication additive par arc électrique (WAAM) est un procédé d'impression 3D métallique à grande échelle qui utilise un bras de soudage robotisé pour déposer, couche par couche, un fil en fusion, permettant ainsi de produire des composants de taille industrielle. Ce procédé appartient à la famille des techniques de dépôt d'énergie dirigée (DED) dans le domaine de la fabrication additive et est utilisé pour la fabrication, la réparation et le prototypage de pièces métalliques dans divers secteurs, notamment l'énergie, le secteur maritime, la défense et les infrastructures.
Comment fonctionne la fabrication additive par arc électrique ?
Le procédé WAAM consiste à introduire un fil de soudure métallique standard dans un arc électrique (généralement MIG ou CMT), qui fait fondre le fil et le dépose sur un plateau d'impression. Un bras robotisé suit un parcours d'outils généré par logiciel, construisant la pièce couche par couche. Des capteurs surveillent la température en temps réel afin de garantir la constance des propriétés du matériau. Après l'impression, les surfaces fonctionnelles sont usinées par CNC pour atteindre les tolérances finales.
Quels sont les inconvénients de la fabrication additive par arc électrique ?
Bien que très efficace pour les composants de grande taille, le procédé WAAM produit un état de surface qui nécessite un usinage CNC ultérieur sur les faces fonctionnelles. Il exige également une gestion thermique rigoureuse afin de minimiser les contraintes résiduelles, offre une résolution inférieure (épaisseur de paroi minimale de 2,2 mm) par rapport au procédé PBF au laser (0,1 mm) et n'est pas rentable pour les séries de production en masse à très grand volume dépassant plusieurs centaines de pièces identiques.
Quelle est la différence entre le soudage GMAW et le soudage WAAM ?
Le GMAW (soudage à l'arc sous gaz avec fil-électrode) est un procédé de soudage traditionnel utilisé pour assembler des pièces métalliques existantes. Le WAAM repose sur le même principe de l'arc et du fil-électrode, mais y ajoute un système de commande de mouvement robotisé et un logiciel spécialisé afin de déposer des couches de manière systématique, créant ainsi des géométries 3D entièrement nouvelles à partir de zéro plutôt que d'assembler des pièces.
Les pièces WAAM peuvent-elles être certifiées pour un usage industriel ?
Oui. Les pièces issues de la fabrication additive par arc électrique obtiennent régulièrement la certification des principaux organismes de classification, notamment DNV, Lloyd’s Register, ASME et API. La fabrication additive par arc électrique (WAAM) reposant sur les principes physiques bien établis du soudage à l’arc, ses procédures de qualification s’appuient sur les normes de soudage existantes. MX3D a fourni des composants certifiés DNV destinés à des applications maritimes et énergétiques.
Quels matériaux peut-on utiliser dans le cadre du programme WAAM ?
WAAM est capable d'imprimer pratiquement tous les alliages métalliques soudables, notamment l'acier au carbone, l'acier inoxydable (316L, 308L), l'acier inoxydable duplex et super duplex, l'Inconel (625, 718), les alliages d'aluminium, le bronze, et bien d'autres encore. Le matériau d'apport utilisé est un fil à souder standard, disponible partout dans le monde, peu coûteux et s'appuyant sur des décennies de données de certification métallurgique.
Quel est le taux de dépôt WAAM ?
Les débits de dépôt du procédé WAAM varient généralement entre 2 et 15 kg/h, en fonction du matériau, du type de procédé à arc (MIG, TIG ou plasma) et de la géométrie de la pièce. Le WAAM est ainsi 10 à 100 fois plus rapide que les procédés de fabrication additive par laser (0,1 à 0,5 kg/h) et constitue la seule méthode de FA métallique suffisamment rapide pour produire de manière rentable des pièces pesant plusieurs centaines de kilogrammes.
Quelle est la différence entre le PBF et le DED ?
La fusion sur lit de poudre (PBF) consiste à étaler une fine couche de poudre métallique sur une plate-forme de fabrication et à utiliser un laser ou un faisceau d'électrons pour la faire fondre de manière sélective, ce qui permet de produire des pièces de haute résolution pouvant atteindre environ 500 mm. Le dépôt par énergie dirigée (DED), qui inclut le WAAM, achemine le matériau (fil ou poudre) directement vers une source d'énergie focalisée (arc, laser ou faisceau d'électrons), ce qui permet de fabriquer des pièces beaucoup plus grandes à des vitesses de dépôt plus élevées, mais avec une résolution moindre. Le WAAM est la variante de DED la plus rapide et la plus rentable.
Quelle est la différence entre le LPBF et le WAAM ?
La technologie LPBF (fusion laser sur lit de poudre) excelle dans la fabrication de petites pièces complexes présentant des détails fins (jusqu'à 0,1 mm), mais elle est limitée à des volumes de fabrication inférieurs à 500 mm et à des débits de dépôt compris entre 0,1 et 0,5 kg/h. La technologie WAAM permet de produire des pièces dépassant 6 mètres à des débits de 2 à 15 kg/h, en utilisant un fil-mère peu coûteux à la place de poudres métalliques onéreuses. Le LPBF est idéal pour les supports aérospatiaux et les implants médicaux ; le WAAM est conçu pour les grands composants industriels tels que les récipients sous pression, les hélices et les nœuds structurels.
Y a-t-il une différence entre le revêtement et le WAAM ?
Non, les deux utilisent la même technique et les mêmes principes scientifiques, à savoir une source d'alimentation de soudage et, généralement, un robot ou un manipulateur industriel. Les systèmes WAAM, comme le M1 de MX3D, peuvent scanner n'importe quelle surface et « imprimer » ou « revêtir » cette surface. Comme le logiciel sous-jacent d'un système WAAM est capable de traiter automatiquement des géométries plus complexes, il peut gérer des géométries plus complexes que la plupart des systèmes de revêtement. Et vous pouvez imprimer en 3D des éléments supplémentaires sur une pièce (impression hybride) en utilisant la même machine. Un système WAAM peut donc être une machine plus flexible.
Prêt à moderniser vos capacités de production ?
Que vous souhaitiez moderniser vos installations avec un système WAAM clé en main ou que vous souhaitiez faire fabriquer des pièces à la demande par notre équipe d'experts, MX3D vous offre la qualité que vous recherchez.
