Partie 2 : processus de la pièce issue d'optimisation opérationnelle.
L'optimisation opérationnelle est la prise en compte de toutes les règles de conception pour concevoir des pièces parfaitement adaptées aux besoins.
Toutes les contraintes et règles de conception intrinsèques à la fabrication additive d'une part et aux besoins de traitement, de reprise d'usinage et de contrôle d'autre part, sont prises en compte dans les propositions de reconception.
La démarche suivante va nous permettre de définir le processus afin de réaliser la mise en production de la pièce optimisée (réf : 73222000_007) aussi sur une FormUp 350.
Reconception de la pièce par une approche d'optimisation opérationnelle ;
Étude des stratégies de mise en couche et de fusion (paramètres procédés) ;
Remarques et comparaison.
Reconception de la pièce par une approche d'optimisation opérationnelle.
Avant de reconcevoir le produit, il est nécessaire de revenir à la pièce originelle (réf : 73222000_003). Une analyse de sa fonction dans le système va nous permettre de ne garder que les surfaces utiles.
Les surfaces bleues assurent le passage du fluide, les surfaces grises sont nécessaires pour les fixations.
Nous allons recentrer la conception autour de ces surfaces en prenant en compte les résultats de l'optimisation topologique ainsi que les contraintes du procédé LBM.
L'axe principal est cette fois ci positionné verticalement (ouverture vers le haut), les épaisseurs de matière sont équivalentes aux résultats de l'optimisation topologique. La valeur de 30°, angle limite de construction sans support pour le matériau 18Ni300 est prise en compte pour la conception des formes en dépouilles.
Les zones de fixation et les bras de liaison (forme en arche) sont redéfinies afin de pouvoir se construire sans support (conception autoportante).
Les perçages pour les fixations sont débouchant et pré taraudés (limite le risque de casse d'outils).
Le résultat de reconception est le suivant :
La pièce est donc conçue pour être fabriquée sans support. Seules les zones en contact avec la plateforme de construction nécessitent une surépaisseur de 1mm (zone de couleur bleue).
Étude des stratégies de mise en couche et de fusion.
Cette partie réalisée avec le logiciel AddUpManager va permettre de comparer plusieurs stratégies de fusion de la poudre (remplissage, contour) avec une mise en couche bidirectionnelle de 45µm. Le matériau utilisé est un acier Maraging nuance 18Ni300 (1.2709). L'argon est le gaz d'inertage associé.
Comme le volume de supports est faible, la stratégie de fusion de ceux-ci sera identique à celle de la pièce.
Les résultats sont synthétisés dans le tableau suivant :
Stratégie de fusion | Nombre de couches | Temps de mise en couche | Temps de fusion | Temps total de construction | Trajectoires laser |
Pièce : (Remplissage) V=1500 mm•s-1 P=110W | 1767 | 1h45' | 4h19' | 6h04' | |
Pièce : (Remplissage + 1 contour) V=1500 mm•s-1 P=110W | 1767 | 1h45' | 4h25' | 6h10' | |
Pièce (Remplissage + 1 ou 2 contours) V=1500 mm•s-1 P=110W | 1767 | 1h45' | 4h30' | 6h15' | |
Pièce : (Remplissage + 2 ou 4 contours) V=1500 mm•s-1 P=110W | 1767 | 1h45' | 4h36' | 6h21' | |
Pièce : (Remplissage damier + 2 ou 4 contours) V=1500 mm•s-1 P=110W | 1767 | 1h45' | 5h38' | 7h23' |
Remarques et comparaison.
Comme pour la première pièce, nous arrivons aux mêmes remarques :
le temps de mise en couche est similaire. Cela s'explique par le fait que l'épaisseur de couche de poudre est constante (45µm) et que le nombre de couches est aussi identique (1767) pour toutes les stratégies.
sur les temps de fusion, les écarts sont peu significatifs (mêmes stratégies donc variation identique).