Dans un contexte d’explosion des prix des métaux, on s’attendrait à ce que la métallurgie des poudres fasse des étincelles. Or, le marché se distingue par le nombre actuellement restreint de ses représentants. Mach’pro profite de la tenue de la 20e édition de l’AEPR pour faire un petit tour d’horizon.

Attirés par la mention "Powder Metallurgy" listée dans les technologies en présence du salon allemand Ceramitec, qui a eu lieu du 22 au 25 mai dernier en synergie avec Automatica à Munich, nous avons plus particulièrement repéré deux constructeurs de presses haute précision (Dorst technologies et Osterwalder) et un chimiste (ThyssenKrupp Metallurgical Product), dont les productions couvrent les poudres métalliques ainsi que le carbure de tungstène des plaquettes d'usinage comme tous types de poudres polymères et céramiques. Notons qu'ils recevaient le renfort d'un spécialiste des machines de contrôle desdites plaquettes carbures (Roboworker Automation) et d'une entreprise française, Technogenia, conceptrice d'un revêtement anti-usure de compétition, la Sphérothène, également applicable à ces produits particuliers. Sans s'attendre à pléthore d'exposants puisque ce marché compte encore assez peu d'acteurs, nous espérions une petite présence de la fabrication additive, mais qu'à cela ne tienne : l'usineur français peut compléter son information en métallurgie des poudres chaque année à la mi-juin durant le colloque AEPR - Prototypage et Fabrication rapide, organisé à l'Ecole Centrale à Châtenay-Malabry par l'AFPR (Association française du prototypage rapide).

Efficacité matière
La métallurgie des poudres s'utilise pour la fabrication de pièces au plus près des dimensions des cotes finales et de pièces évidées. Son intérêt réside en premier lieu dans son efficacité matière, puisque, selon ce qu'expliquait sur Industrie Paris Christophe Regnaud, expert du Cetim, "plus de 97% de la matière engagée est utilisée". Il mettait également en avant au titre des avantages du domaine des procédés vertueux sur l'impact environnemental (énergie, eau, déchets...), la possibilité de fabriquer des pièces complexes de toutes les dimensions, la diversité des matériaux utilisables, la reproductibilité des procédés et de leurs résultats et la personnalisation de la production. Une première méthode consiste en la compaction rapide de la poudre de métal suivie d'un frittage, méthode déjà connue en fabrication des plaquettes carbures d'usinage. Ainsi, Dorst technologies, constructeur de presses entièrement électriques d'une précision de positionnement affichée de ± 0,001 mm, propose désormais une gamme s'échelonnant sur des puissances de 150 kN à 700 kN. La dernière, nommée EP70M, est dotée d'un système multiplate 3 poinçons +1 pour réaliser les trous centraux. Osterwalder propose quant à lui une gamme de presses poudres hydrauliques de 120 kN à 10 000 kN, capables d'une précision de positionnement diabolique pour cette technologie : ±0,002 mm déclarés pour les plus petites presses. A signaler aussi, l'existence sur le marché des machines de compaction à grande vitesse du suédois hydropulsor AB, utilisables pour les pièces métalliques mais encore peu usitées en ce sens actuellement.

Fabrication 3D directe
Autre possibilité en métallurgie des poudres, la fabrication additive. Ce type de procédé à pilotage numérique exploite des données de CAO 3D découpées en couches de 20 à 100 microns pour former une coupe bidimensionnelle. La pièce est alors construite en répartissant une couche uniforme de poudre métallique au moyen d'un dispositif de ré-enduction, puis en faisant fondre chaque couche l'une après l'autre dans une atmosphère contrôlée. Une fois terminée, la pièce est retirée du lit de poudre. Citons la machine de fabrication additive EasyCLAD® Magic concoctée par Irepa Laser et inaugurée ce 20 juin. Pour atteindre des vitesses de construction comprises entre 8 et 50 mm3/s, cette machine dispose d'une dynamique élevée grâce à ses 5 axes continus. L'ensemble intégré dans une enceinte à atmosphère contrôlée permet de fabriquer des pièces de grand volume (600 mm de diamètre pour 1000 mm de long) avec un poids pouvant atteindre 300 kg. Peu connu pour ce domaine, Renishaw propose des machines de fusion laser issues des technologies de Selective Laser Melting précédemment développées par MTT group et applicables à tous les métaux classiques. Notamment, l'AM250 (250 x 250 x 300 mm en X, Y, Z avec un axe Z prolongeable à 360 mm), fait appel à un laser grande puissance (200 ou 400W) à fibre d'ytterbium en atmosphère inerte (argon ou azote) très contrôlée. Cette solution est notamment recommandée pour la fabrication en petites séries de pièces métalliques complexes en matières spécialisées : acier inoxydable 316L et 17-4PH, acier d'outillage H13, aluminium Al-Si-12, titane CP, Ti-6Al-4V et Ti-6Al-7Nb, cobalt-chrome (ASTM75), inconel 718 et 625 au choix. Destiné à la fois aux poudres métalliques et aux céramiques, le système PXM de Phenix systems utilise pour sa part un laser fibre de 300W pour une longueur d'onde de 1070 nm dans un volume de fabrication de 140 x140 x100 mm.

Technologie tous métaux
Rappelons aussi le système de fusion laser directe de métal DMLS EOSINT M280 proposée par EOS, déjà décrite dans Machpro n°936, dotée d'un laser fibre de 400W, prévue également pour la construction de pièces hybrides sur une préforme. Ces procédés industriels s'utilisent d'ores et déjà en moyenne et grande série (jusqu'à un million de pièces) car ils permettent de bien contrôler les propriétés mécaniques de pièces qui peuvent être très fortement sollicitées, comme les bielles, les engrenages ou les paliers. Ils forment aussi des pièces à porosité contrôlée servant aux systèmes de filtration. Ces technologies sont les premières à être mises en avant, mais ne sont pourtant pas les seules, des fabricants français qui ont choisit d'utiliser la métallurgie des poudre pour leur production en ont mis d'autres en oeuvre. Ainsi, 3A - Applications Additives Avancées utilise la technologie de la société Arcam, à savoir la fusion par faisceau d'électrons EBM®, pour produire des prothèses et des implants médicaux, mais aussi des pièces pour l'aéronautique ou l'industrie de l'énergie en Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, CoCr ou encore en titane grade 2. Il y a donc déjà du choix parmi les machines et, à en croire la liste des matériaux poudre formulés par ThyssenKrupp "MetPro", de nombreuses variantes qualitatives possibles pour une même pièce. Avec une utilisation au plus juste de la matière en prime.