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Conception Produit Process
Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble
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BeShape

Conception de pièces légères fabriquées par apport de fil et arc électrique 
Design of lightweight parts made by wire and arc additive

Les partenaires du projet

Coordinateur national du projet :

Matthieu Museau (G-SCOP, Université Grenoble-Alpes)

Partenaires du projet :

Laboratoire COSMER, DPRI, PRODWAYS RAF, SAFRAN AE

Contexte et Objectifs du projet

Les procédés de fabrication WAAM utilisent un arc électrique pour fusionner un métal d’apport sous forme de fil. La pièce 3D est ainsi générée par empilement de cordons de soudure à partir de tout type de matériau soudable. Les procédés WAAM présentent l’avantage d’être plus productifs et moins onéreux que les autres technologies de Fabrication Additive (FA).
Les procédés de FA sont capables de déposer la matière localement au bon endroit, permettant la réalisation de pièces allégées en supprimant les zones de matière peu contraintes. L’opportunité de produire des pièces allégées reste cependant aujourd’hui peu exploitée en fabrication additive de type WAAM. D’une part parce que les résultats issus de l’optimisation de forme en Design For Additive Manufacturing ne sont pas fabricables tels quels avec cette technologie. D’autre part, les FAO existantes à l’heure actuelle pour ces technologies font appel uniquement à des stratégies de tranchage par plans parallèles basées sur un contour et un remplissage par des stratégies de type hatching.
L’objectif du projet est de proposer une démarche permettant de concevoir des pièces allégées par un assemblage de motifs prédéfinis fabricable par un procédé WAAM. Ces motifs paramétrés sont proposés en intégrant les contraintes de fabrication. L’assemblage et le paramétrage des motifs sont pensés dans l’objectif de concevoir une pièce avec un minimum de matière. Nous postulons que la fabricabilité de la pièce est assurée par l’assemblage intelligent de motifs fabricables individuellement et en utilisant les opportunités offertes par la génération de trajectoires 3D.
Le partenariat est composé des laboratoires G-SCOP (menant des activités de recherche sur la FA depuis 2012) et COSMER (menant des travaux sur la génération de trajectoires pour la FA depuis 2015) et des entreprises DPRI (dont les activités de R&D concernent le développement d’une solution FAO pour l’additif), PRODWAYS (leader français de la FA) et SAFRAN AE (qui fournira les cas d’étude au projet).

WAAM manufacturing processes using an electric arc to fuse a filler metal in wire form. The 3D part is thus generated by stacking welding beads from any type of weldable material. WAAM processes have the advantage of being more productive and less expensive than other Additive Manufacturing (AM) technologies.
The AM processes are able to deposit the material locally in the right place for making lighter parts by removing some under constrained areas. However, this opportunity remains today little used in WAAM type AM. On one hand because the results from shape optimization in Design For Additive Manufacturing are not manageable as such with this technologies. On the other hand, the existing CAMs for these technologies currently use only parallel plane-based slicing and contour and hatch-based filling strategies.
The project objective is to provide a process for designing lightweight parts by an assembly of predefined patterns manufacturable by a process WAAM. These parameterized patterns are proposed taking into account the manufacturing constraints. The assembly and configuration of the patterns are designed with the objective of designing a part with a minimum of material. We assume that the manufacturability of the part is ensured by the intelligent assembly of individually manufacturable patterns and by using the opportunities offered by the generation of 3D trajectories.
The partnership is composed of 2 laboratories, G-SCOP (conducting researches activities on AM since 2012) and COSMER (leading work on the trajectory generation for AM since 2015) and 3 companies, DRPI (Additive manufacturing CAM software provider), PRODWAYS (WAAM machine builder) and SAFRAN AE as end user (an international high-technology group and tier-1 supplier of systems and equipment in the Aerospace and Defense markets).

Informations sur le projet

  • Porteur du projet:  MUSEAU Matthieu
  • Durée: 2019 - 2023
  • Organisme de financement : ANR

mise à jour le 9 novembre 2021

Université Grenoble Alpes