Les cas d'études
Présentation des contextes d'industrialisation
Les innovations technologiques et les récentes évolutions des technologies de fabrication additive permettent dans de nombreux cas d'optimiser la réalisation des produits.
Les contextes sont toutefois nombreux et variés et il est essentiel de bien situer le champ des contraintes d'une étude afin de pouvoir utiliser les résultats obtenus sur des cas antérieurs. Sauf bien entendu à vouloir réaliser une étude complète de qualification d'un nouveau produit, ce qui est parfois le cas pour certains contextes industriels comme celui de l'aéronautique, et nécessite la mise en place d'un projet long et couteux de par la quantité d'essais à réaliser et à analyser.
L'étude préliminaire se doit donc de préciser ce contexte (intégration de fonction sur un produit, optimisation économique d'un processus sériel, réalisation d'un prototype, ensemble unitaire, optimisation de produit par allégement...) afin d'identifier avec soin les tâches à réaliser en phase de qualification préliminaire et les données techniques utilisables.
Ainsi, le choix du procédé additif impose un choix de matériau souvent différent de celui prévu initialement pour un procédé par enlèvement de matière, en raison principalement du choix réduit de nuances existantes. Une re-conception de la géométrie en fonction du choix d'orientation du produit sur le plateau, ainsi qu'une optimisation topologique est également généralement nécessaire. L'impact sur le processus global de réalisation est à mesurer, par exemple dans le cas du chiffrage des opérations de traitements thermiques d'homogénéisation ou de détentionnement, ou des étapes de dé-supportage et de parachèvement.
Cette étape de qualification préliminaire est donc essentielle car la modification d'un paramètre Produit/Matériau/Procédé/Processus peut remettre en cause l'ensemble des choix techniques, et ainsi engendrer un coût important si des investissements liés à l'industrialisation ont déjà été engagés.

Exemple 1 : Modification d'un contexte de production - Came pour arc à poulies.

Le contexte : Réalisation de paires de cames pour arcs de compétition pour un archer de l'équipe de France. Le profil de came sera variable en fonction de la demande du client afin de lui permettre d'expérimenter des réglages actuellement impossibles.
Le processus actuel : Les pièces sont actuellement réalisées en 2 phases d'usinage suivies d'une étape d'anodisation avant marquage.

Le déroulement de l'étude : Le procédé par fusion laser sur lit de poudre permettrait de supprimer les phases d'usinage complexes relatives aux gorges devant recevoir les cordes de l'arc, tout en permettant des modifications rapides de la géométrie du profil selon la volonté du client. Seule une phase de fraisage simple concernant la réalisation de l'alésage de diamètre 14H7, standard à l'ensemble des références de poulies sera nécessaire pour obtenir le produit avant parachèvements et finition.
Afin de s'assurer de la faisabilité de la solution, il est impératif de vérifier que la réalisation des profils de gorges en fusion laser est envisageable, dans le respect des conditions fonctionnelles géométriques et micro-géométriques recherchées.
Lors de cette phase de qualification préliminaire, il sera également utile de réaliser une optimisation topologique du produit, en intégrant l'orientation de la pièce sur le plateau qui sera permise par cette campagne d'essais sur les gorges.
Les données de temps de lasage et le nombre de pièces par plateau pourront alors être utilisées de façon cohérentes pour qualifier ce processus préliminaire dans sa globalité.

Exemple 2 : Optimisation économique d'un processus de réalisation - Bague Gripmeter
Le contexte : Les bagues Gripmeter sont des pièces soumises à déformation dans le cadre de leur utilisation avec un capteur d'effort cylindrique. Il existe des bagues d'extérieur cylindrique ainsi que d'autres à touches plates. Chaque bague est équipée de 3 billes permettant une indexation angulaire de la pièce lors de la mise en œuvre du capteur d'efforts.
Le processus actuel : Les pièces sont actuellement réalisées en 3 phases d'usinage (tournage et fraisage CN multi-axes) suivies d'une phase d'ébavurage puis d'une étape d'assemblage avec les billes.
Les pièces comportant les touches plates nécessitent une opération de fraisage CN par balayage supplémentaire longue qui engendre un coût important de fabrication.
Le déroulement de l'étude : La fusion laser par lit de poudre est intéressante à étudier dans ce contexte de production en raison de la possibilité de supprimer complètement la phase d'assemblage prévue en intégrant la géométrie sphérique des billes dans le volume généré.
Une mise en place orientée angulairement sur le plateau semble toutefois délicate en raison de la surface de matière lasée qui nécessiterait un supportage.

Une étude de re-conception géométrique s'impose donc, afin d'optimiser la relation produit/procédé. (géométrie auto-supportée, variations d'épaisseur limitées, arètes vives éliminées...)