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SOUDAGE &

FABRICATION ADDITIVE PAR LASER

Présenté par Emmanuelle MIQUET

Société de recherche et développement industriels

�Plus de 30 ans d’expérience dans les procédés laser

�Un parc machine complet avec plus de 20 lasersindustriels pour répondre à tous les besoins des entreprises

�Un ressourcement permanent avec l’appui scientifique de 600 chercheurs de l‘Institut Carnot MICA

�L’accompagnement sur mesure des clients industriels les plus exigeants, grands groupes internationaux et PME

QUI SOMMES NOUS ?

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NOS SERVICES

� Industrialisation de procédés laser

� Conseil, assistance technique

� Développement de systèmes, ingénierie

� Expertise matériaux

� Contrôle de procédés

� Sécurité laser (audits)

Développement de solutions sur mesure

NOS SERVICES

� Traitement et transformation des matériaux

� Contrôle et qualité

� Sécurité laser

Centre de Formation Laser

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Le soudage laser

Piècesà assemblerFaisceau laser

Bain de fusion amont

Capillaire remplide vapeursmétalliques(keyhole)

Métal fonduresolidifié

Zone affectéethermiquement(ZAT)

Bain de fusion aval

Déplacement relatiffaisceau / pièce

Concentration de l ’énergieen surface du matériau

Absorption

Échauffement

localisé

Fusion

Vaporisation

SOUDAGE LASER : PRINCIPE

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AVANTAGES & LIMITES

� AVANTAGES Vitesse de soudage (1 m/mn à > 6 m/mn)Pas de métal d’apportAccessibilité (pas de contact)Faible déformation (vitesse de soudage élevée => fa ibles dimensions des zones fondues et des ZAT)Soudage par transparence Soudage de fines épaisseurs (qq 1/100 à 1mm)Maîtrise du procédé (automatisation, énergie de sou dage parfaitement maitrisée)

� LIMITES TECHNIQUESNécessite une automatisationjeu d’accostage faible (5% de l’épaisseur à souder)Niveau de pénétration limité ( ≤ 5 mm)

SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU

� Le soudage avec oscillation du faisceauPossible grâce l’utilisation de systèmes que l’on appelle ‘têtes scanner’ : le faisceau laser est déplacé à l’aide de 2 miroirs

Condition de soudage:� Laser fibre, diamètre de focalisation: 320 µm� Soudage bord à bord, AC S235, épaisseur 1 et 3 mm� Vitesse de soudage: 2 m/mn� Oscillation sur 1 axe� Soudage sans métal d’apport

Contrôles mis en place:Examen visuelCoupes macrographiques avec caractérisation des défauts selon ISO 13919-1

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Épaisseur 1 mmJeu maxi admissible 0,3 mm(exigence modérée)

Défaut majeur: caniveau

Épaisseur 3 mmJeu maxi admissible 0,5 mm(exigence modérée)

SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU

SOLUTIONS POUR COMBATTRE LE JEU� Le soudage hybride

Arc + laserSynergie entre les deux

procédés

1 seul bain de fusion

Fil

capillaire Bain de fusion

Transfert de métal

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Soudage de pattes de fixationsur un évier

�fibre optique + robot�matière : inox�contrainte : cordon non débouchant

Cordon non débouchant

Soudage d’éviers inox

matières: acier HLE, ou inoxcontraintes:

volume fermétenue mécanique

gains:rapiditélimitation de la reprise d’usinage

Volume fermé

Soudage de boules de pétanque

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Étanchéité He

matière: inox 17-4 PHcontraintes:

étanchéité He, 10-8gains:

suppression du vide (FE)rapiditéflexibilité

Soudage de capteurs

�matière coques Ti, �épaisseur : 0,4 mm

�contraintes:o éléments électroniques sensibles

derrière la cloison : pénétration cordon = 0,25mm

o étanchéité

Précision, faible échauffement

Soudage de pacemakers

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Réparation d’un carter de turboréacteur�découpe et soudage sur la même machine�soudage d’une collerette neuve�matière : base Ni

Découpe+soudage avec la même machine

Réparation d ’un carter de turboréacteur

Température

Plasma

Réflexions

Preci tec

CONTRÔLE DE PROCÉDÉ

TRUMPF

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LES NORMES POUR LE SOUDAGE LASER

SYSTÈME QUALITE EN SOUDAGE

Personnel en soudage

Procédé de soudage Consommables

Généralités

� Niveau de qualité

� Guide en soudage

� Formation� qualification � suivi des opérateurs soudeurs

� Descriptif de mode opératoire prévisionnel

� Descriptif de mode opératoire

� Qualification du mode opératoire

� Suivi des qualifications de mode opératoire

� Gaz� Métal d’apport

La fabrication additive par projection de poudre

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FABRICATION CLAD PRINCIPE

Principe:Injection de poudres dans un faisceau laser focalis éFusion des poudresDépôt localisé des poudres fondues sur un substrat

Empilage des couches

Buse

coaxiale

CLAD: Construction Laser

Additive et Directe

REPARATION

SEALING RINGROTATION SPEED: 30 000

TR/MIN

� Réparation de lèvres usées sur pièces d’étanchéité moteur

� Collaboration avec une société spécialisée dans la réparation moteurSociété : Chromalloy France

100 personnes

Essentiellement réparation pour Pratt & Wittney : PW 100/ PT6/ JT15 APU (901)

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� Usinage sous Ø nominal avant réparation

≤400µm

matériauVue en coupe d’une pièce avec lèvres

reconstruites avant usinage

pièce : Ti alloy TTH après réparation

poudre : Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo

granulométrie : 45 – 75 µm

Largeur de cordon : 1,12mm

lèvre

couches

REPARATION

AJOUT DE FONCTIONS

MULTI-AXES

AJOUT DE FONCTIONNALITES SUR PIECES GAUCHES

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EXEMPLES DE RAJOUTS DE FONCTIONS

Screw rotor

APPROCHE ÉCONOMIQUE(pour une pièce unitaire dans une série de 100 pièc es)Coûts principaux dans le cas

de la fabrication de 3 pâles sur un tube Usinage classique

(prix en Euro)Procédé CLAD

(prix en Euro)

Coût tube de départ 110€(Ø= 125 mm)

35€(Ø= 80 mm)

Coûts lancement et prépa machine laser (prix unitaire dans une série 100p), préparation du tube avant rechargement, poudres, …

/ 13,5€

Coût du rechargement hors tube et poudre (15 min) / 57,5€

Coût pièce rechargée sans usinage / 106€

Coût préparation du tube avant l’usinage (prise dans les mors) 40€ 0

Coûts lancement et prépa machine usinage(prix unitaire dans une série 100p) + usinage 176,5€ 31,5€

prix de revient de la pièce finie 326,50€ 137,50€

Temps de rechargement 0 15min

Temps d’usinage 3h30min 30min

Temps total d’obtention de la pièce 3h30min 45min

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Essais de traction en sens longitudinal et travers court

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Travers court

Longitudinal

N° Section Rp

0,2%

Fm

(KN)

Rm

(N/mm²)

L0

mm

Lu

mm

A%

1 longi 11,99 386 6,96 580 80 104,6 30,8

3 longi 12,3 373 6,86 558 80 102,1 27,6

5 longi 12,67 380 7,04 556 80 101,2 26,5

2 travers 12,88 256 6,31 490 80 105,2 31,5

4 travers 13,03 287 6,38 490 80 104,6 30,8

6 travers 12,63 275 6,32 500 80 106,1 32,6

Matière : AISI SS 316L

RESISTANCE MÉCANIQUE TRACTION

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MERCI DE VOTRE ATTENTION!

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