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Innovations Dans la Fabrication des Dispositifs de Fusion Vertébrale | Blog

La machine FormUp 350 Powder Bed Fusion (PBF) révolutionne la fabrication de dispositifs de fusion vertébrale de grande taille, en offrant une efficacité, une précision et une rentabilité accrues.

Introduction

Les dispositifs de fusion vertébrale jouent un rôle crucial dans le domaine médical, car ils apportent un soutien et une stabilité essentiels lors des opérations de la colonne vertébrale. Traditionnellement, les dispositifs de fusion vertébrale de grande taille étaient produits à l’aide de machines de fusion sur lit de poudre (PBF) de petit format ou usinés à partir de barres de polyéthylène. Bien que ces méthodes soient efficaces, elles présentent plusieurs difficultés, notamment des coûts élevés et des temps de production longs. Cependant, l’avènement de technologies de fabrication avancées, telles que la machine FormUp 350 PBF, a révolutionné le processus de production, offrant une efficacité et une précision accrues, ainsi que de meilleurs résultats pour les patients.

Méthodes de Fabrication Traditionnelles : PBF et PEEK

Le processus de fabrication conventionnel des grands dispositifs de fusion vertébrale reposait sur le PBF ou l’usinage à partir de barres de PEEK. Ces méthodes, bien qu’efficaces, n’étaient pas sans inconvénients. Le processus de production était lent et coûteux, ce qui entraînait une augmentation du prix de l’implant fini. En outre, lorsqu’ils étaient produits en PEEK, ces types d’implants ne présentaient pas les caractéristiques d’intégration Osseo idéales, qui sont cruciales pour la réussite de l’implant. En outre, l’instabilité de la chaîne d’approvisionnement en PEEK a posé d’autres problèmes dans le processus de fabrication.

L’avènement de la Fabrication Additive

L’introduction de la fabrication additive a marqué un changement important dans la production de grands dispositifs de fusion vertébrale. Cependant, la fabrication de ces dispositifs sur des plates-formes plus petites avec 1 ou 2 lasers a augmenté le coût de l’implant fini. Ces implants étaient hauts en Z, ce qui a entraîné une augmentation des temps de construction, encore accrue avec un petit nombre de lasers. En outre, l’utilisation d’un processus de recouvrement par raclage/brossage et la nécessité d’un usinage par décharge électrique (EDM) pour retirer les LLIF de la plaque de construction ont augmenté le temps et le coût de production globaux.

Le FormUp 350 : Un Pas en Avant Dans la Fabrication de Dispositifs de Fusion Vertébrale

La machine FormUp 350 PBF s’est imposée comme une alternative supérieure aux plates-formes plus petites équipées de 1 ou 2 lasers. Grâce à une plaque de construction de 350 millimètres carrés, la FormUp 350 peut contenir 1,5 fois plus de grands implants rachidiens que les plates-formes plus petites. L’utilisation de 4 lasers permet d’imprimer 152 grands implants rachidiens en seulement 32 heures, ce qui réduit considérablement le temps de production et augmente le rendement.

Le FormUp 350 utilise une technologie de rouleau de poudre qui permet une complexité géométrique en utilisant des supports minimaux et une finition de surface optimale. Cette technologie permet de réaliser des structures complexes conçues avec soin et d’obtenir une rugosité de surface qui contribue à améliorer les résultats pour les patients. Il n’est plus nécessaire d’avoir recours à un spray poreux au plasma ou à une surface trabéculaire à base de feuilles, et la rugosité de la surface n’est pas un sous-produit du processus. Cela permet de réduire les processus de fabrication nécessaires à la réalisation d’un produit fini, de réduire les coûts tout au long de la chaîne d’approvisionnement et de favoriser des résultats plus efficaces pour les patients.

L’impact de FormUp 350 sur L’industrie des Dispositifs Médicaux

L’adoption du FormUp 350 pour la fabrication de grands dispositifs de fusion vertébrale a des implications considérables pour l’industrie des dispositifs médicaux. En réduisant les délais et en augmentant la précision, la FormUp 350 permet aux fabricants de répondre plus rapidement aux demandes du marché et de produire des produits de meilleure qualité. En outre, la capacité d’imprimer des structures complexes et d’obtenir une rugosité de surface optimale améliore les performances des implants, ce qui se traduit par de meilleurs résultats pour les patients. Il s’agit d’une avancée significative, car elle permet non seulement d’améliorer la qualité de vie des patients, mais aussi de réduire le nombre de reprises chirurgicales, ce qui se traduit par des économies tant pour les patients que pour les prestataires de soins de santé.

Résultats

Les implants rachidiens de grande taille produits à l’aide d’une petite capacité de fabrication, d’un faible nombre de lasers et de systèmes de revêtement traditionnels coûtent plus cher que lorsqu’ils sont produits à l’aide de la FormUp 350.
La machine FormUp 350 est idéale pour les applications médicales car elle offre un processus amélioré et rentable pour la fabrication en série de pièces médicales hautement complexes et/ou personnalisées.

Pièces fabriquées par laser sur le FormUp 350 :

  • 2 Laser – 76
  • 4 Laser – 38

Temps de construction sur la FormUp 350 :

  • 2 lasers – 52.95
  • 4 lasers – 32,35

Rendement annuel de la FormUp 350 :

  • 1 équipe par jour pendant 52 semaines par an
  • 1 – 1,5 du laser éteint au laser allumé (retournement de la construction)

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Découvrez pourquoi les certifications dans l’industrie manufacturière, et plus particulièrement dans la fabrication additive, sont importantes. AddUp met l’accent sur la qualité et pense que nos certifications renforcent notre réputation et notre crédibilité, ce qui est un aspect important pour gagner la confiance de nos clients.

Author: Mark Huffman, Aerospace and Defense , AddUp

Garantir la Qualité et la Fiabilité

Les certifications servent de référence en matière de qualité et de fiabilité dans l’industrie. Elles établissent les normes et les pratiques auxquelles les fabricants doivent se conformer, garantissant ainsi que les produits répondent à des exigences spécifiques. Pour la FA, les certifications sont cruciales pour maintenir des résultats cohérents et prévisibles en raison de la nature unique de la technologie. Grâce aux certifications, les fabricants peuvent démontrer leur capacité à produire des pièces fiables et de haute qualité, ce qui renforce la confiance des clients et des consommateurs.

Promouvoir la Sécurité

La sécurité est primordiale dans tous les secteurs, et l’industrie ne fait pas exception à la règle. Les certifications aident les fabricants à s’assurer que leurs processus et leurs produits répondent à des normes de sécurité rigoureuses. En FA, les certifications donnent l’assurance que les méthodes de production, les matériaux et les équipements utilisés respectent les normes de sécurité. En se conformant aux certifications de sécurité, les fabricants peuvent minimiser les risques associés aux dangers potentiels, tels que l’intégrité des matériaux, la résistance structurelle et la défaillance des pièces.

Respect des règlements

Les certifications dans l’industrie, y compris la FA, impliquent souvent la conformité avec des réglementations et des normes spécifiques établies par des organismes de certification. Ces réglementations portent sur différents aspects, tels que les propriétés des matériaux, le contrôle des processus et l’impact sur l’environnement. Le respect des certifications garantit que les fabricants opèrent dans un cadre légal, évitant ainsi les pénalités et les responsabilités. De plus, les certifications aident les fabricants à se tenir au courant de l’évolution des réglementations, contribuant ainsi à la conformité globale et à la durabilité de l’industrie.

Renforcer la Compétitivité du Marché

Les certifications dans l’industrie permettent aux fabricants d’acquérir un avantage concurrentiel important. Elles démontrent l’engagement d’un fabricant en matière de qualité, de sécurité et de conformité, et le distinguent de ses concurrents qui n’ont pas les mêmes certifications. Sur un marché de plus en plus concurrentiel, les fabricants certifiés ont un avantage au moment de prospecter des clients, de conclure des partenariats ou de répondre à des appels d’offres. Les certifications servent également d’outil de marketing, assurant aux clients potentiels la capacité d’un fabricant à fournir des produits et des services de qualité.

Favoriser L’innovation et Le Progrès

Les fabricants sont continuellement encouragés à améliorer leurs processus et leurs technologies. Dans le cas de la FA, les certifications encouragent la recherche et le développement dans des domaines tels que les matériaux, l’optimisation des processus et la conception. En fixant des critères de certification stricts, les fabricants sont incités à innover et à affiner leurs pratiques. Cette volonté d’innovation profite non seulement aux entreprises individuellement, mais contribue également à l’avancement général de l’industrie.

Responsabilité Environnementale et Développement Durable

La protection de l’environnement devient de plus en plus importante dans l’industrie, y compris dans le domaine de la FA. Les fabricants utilisant la technologie FA, y compris les OEM, sont encouragés à adhérer aux normes et pratiques de gestion environnementale, à réduire leur impact sur l’environnement et à promouvoir le développement durable.

L’accent Mis Par AddUp Sur La Certification

AddUp met l’accent sur la qualité, l’efficacité et la satisfaction client. Les processus et les systèmes d’AddUp ont été audités et validés permettant ainsi d’être conformes aux normes ISO applicables. Cela signifie que des tiers indépendants ont qualifié les systèmes et les processus d’AddUp conformément aux exigences définies par les normes. Nous pensons que nos certifications renforcent notre réputation et notre crédibilité, un aspect important pour gagner la confiance de nos clients.

Les certifications ISO 9001, ISO 13485, ITAR (International Traffic in Arms Regulations) et CMMC (Cybersecurity Maturity Model Certification) jouent un rôle important en aidant AddUp à fabriquer des pièces de preuve de concept (POC) pour ses clients, ceci afin de démontrer les capacités de la technologie L-PBF et de la FormUp 350. Voici comment chaque certification peut contribuer à un déploiement réussi de la technologie :

ISO 9001 :

La certification ISO 9001 témoigne de l’engagement d’AddUp envers les principes de gestion de la qualité et de satisfaction des clients. Lors de la production de pièces POC, cette certification garantit aux acheteurs potentiels que la technologie L-PBF d’AddUp suit de solides processus de contrôle de la qualité, ce qui permet d’obtenir des résultats cohérents et fiables. Elle indique qu’AddUp a mis en œuvre des systèmes de gestion de la qualité efficaces, ce qui lui permet de répondre à des exigences spécifiques et de fournir des pièces de haute qualité qui mettent en valeur les capacités de la technologie L-PBF d’AddUp.

ISO 13485 :

En détenant la certification ISO 13485, AddUp démontre son adhésion à des systèmes de gestion de la qualité rigoureux, spécifiquement conçus pour l’industrie des dispositifs médicaux. Lors de la production de pièces POC pour des acheteurs potentiels dans le secteur de la santé, cette certification garantit la confiance dans la capacité d’AddUp à répondre aux exigences réglementaires, à assurer la traçabilité et à fournir des dispositifs médicaux fiables et sûrs. Elle garantit que la technologie L-PBF d’AddUp peut être utilisée pour fabriquer des dispositifs médicaux avec une qualité constante, répondant aux exigences uniques de l’industrie médicale.

ISO 14001 :

Également connue sous le nom de certification de système de management environnemental (SME), la norme ISO 14001 est axée sur la responsabilité environnementale et le développement durable. En obtenant la certification ISO 14001, AddUp démontre son engagement en matière de responsabilité environnementale et de pratiques de fabrication respectueuses de l’environnement. Cette certification garantit que la technologie d’AddUp fonctionne dans le respect de l’environnement, en réduisant l’impact sur l’écosystème, en respectant les réglementations environnementales et en promouvant l’efficacité des ressources et la gestion des déchets. En intégrant des considérations environnementales dans ses opérations et sa technologie, AddUp encourage les utilisateurs finaux de la technologie FA à rester soucieux de l’environnement et à contribuer à la durabilité globale de l’industrie FA.

ITAR :

Afin qu’AddUp puisse être présente dans les secteurs de la défense et de l’aérospatiale aux États-Unis, la conformité et la certification ITAR sont vitales. Grâce à l’enregistrement et à la certification ITAR, AddUp peut démontrer qu’elle adhère à des réglementations strictes concernant l’exportation et l’importation d’articles et de services liés à la défense. Cette certification garantit que les pièces POC fabriquées par AddUp sont produites dans un environnement sécurisé, protégeant les informations sensibles et la propriété intellectuelle. Les acheteurs potentiels du secteur de la défense peuvent avoir confiance dans la capacité d’AddUp à gérer des projets sensibles conformément aux exigences de l’ITAR, ce qui renforce la confidentialité et la sécurité.

CMMC :

La certification CMMC porte sur l’aspect crucial de la cybersécurité aux États-Unis. Lors de la production de pièces POC, AddUp doit protéger les données sensibles et garantir l’intégrité des informations critiques. Grâce à la certification CMMC, AddUp peut démontrer aux acheteurs potentiels qu’elle a mis en œuvre des mesures de cybersécurité appropriées pour protéger les informations liées aux contrats de défense ou à d’autres informations non classifiées contrôlées (CUI). Cette certification inspire confiance dans la capacité d’AddUp à protéger les conceptions exclusives des acheteurs, garantissant ainsi la sécurité et la confidentialité des projets.

Accompagner nos clients tout au long du processus de qualification

En détenant ces certifications, AddUp peut démontrer efficacement aux acheteurs potentiels les capacités de sa technologie par le biais de pièces POC. Une fois le développement de l’application POC terminé, ces certifications permettent à AddUp de guider les clients dans la qualification de leurs processus afin qu’ils répondent aux normes nécessaires. L’expertise d’AddUp, soutenue par ces certifications, garantit un processus de qualification efficace en fournissant des conseils sur le contrôle des processus, la gestion des risques, la traçabilité, la documentation et l’amélioration continue. Que les clients produisent des pièces médicales dans un environnement ISO 13485 ou du matériel apte au vol sous AS9100, ce partenariat entre AddUp et le client favorise une collaboration d’excellence qui promeut l’adhésion aux normes industrielles, la conformité réglementaire et la production de pièces certifiées de haute qualité.

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Le rôle critique de l’état de surface dans les applications fluides de l’aérospatiale : Son importance pour les échangeurs de chaleur et les boîtiers de turbines

L’état de surface joue un rôle essentiel dans le comportement à la fatigue des pièces fabriquées par fabrication additive. Ceci est particulièrement important pour l’industrie aérospatiale hautement réglementée. Dans ce blog, nous examinerons comment l’état de surface affecte la fatigue, l’intégrité thermique et l’efficacité aérodynamique des pièces LPBF dans l’industrie aérospatiale.

Auteur: Mark Huffman, Aéronautique et Défense,  AddUp

Échangeurs de chaleur: Optimisation des performances thermiques

Dans le monde de l’ingénierie aérospatiale, où la sécurité et la fiabilité sont primordiales, même les plus petits détails peuvent avoir un impact significatif. Un aspect crucial qui passe souvent inaperçu est le rôle que joue la finition de surface dans les pièces et les échantillons, en particulier ceux créés avec la technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF). L’état de surface joue un rôle essentiel dans le comportement en fatigue des pièces LPBF, en influençant la concentration des contraintes, la propagation des fissures, les contraintes résiduelles, la fatigue de contact et la préparation des échantillons. Dans ce blog, nous examinerons comment la finition de surface affecte la fatigue, l’intégrité thermique et l’efficacité aérodynamique des pièces LPBF, en soulignant son immense importance pour l’industrie aérospatiale.

Dans le domaine du transfert de chaleur, un flux d’air efficace est vital pour un échange thermique optimal entre les fluides. L’état de surface des composants d’échangeurs de chaleur fabriqués par LPBF joue un rôle crucial en facilitant et en optimisant le flux d’air, maximisant ainsi l’efficacité du transfert de chaleur.

Une finition de surface lisse et uniforme obtenue grâce au LPBF réduit les irrégularités de surface, telles que les rugosités, les bavures ou les défauts de surface. Ces irrégularités peuvent perturber le flux d’air, entraînant des turbulences et des pertes de pression accrues. En minimisant les irrégularités de surface, la technologie LPBF permet un flux d’air plus régulier sur les surfaces d’échange thermique.

Dans le monde de l’ingénierie aérospatiale, où la sécurité et la fiabilité sont primordiales, même les plus petits détails peuvent avoir un impact significatif. Un aspect crucial qui passe souvent inaperçu est le rôle que joue la finition de surface dans les pièces et les échantillons, en particulier ceux créés avec la technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF). L’état de surface joue un rôle essentiel dans le comportement en fatigue des pièces LPBF, en influençant la concentration des contraintes, la propagation des fissures, les contraintes résiduelles, la fatigue de contact et la préparation des échantillons. Dans ce blog, nous examinerons comment la finition de surface affecte la fatigue, l’intégrité thermique et l’efficacité aérodynamique des pièces LPBF, en soulignant son immense importance pour l’industrie aérospatiale.

Dans le domaine du transfert de chaleur, un flux d’air efficace est vital pour un échange thermique optimal entre les fluides. L’état de surface des composants d’échangeurs de chaleur fabriqués par LPBF joue un rôle crucial en facilitant et en optimisant le flux d’air, maximisant ainsi l’efficacité du transfert de chaleur.

Une finition de surface lisse et uniforme obtenue grâce au LPBF réduit les irrégularités de surface, telles que les rugosités, les bavures ou les défauts de surface. Ces irrégularités peuvent perturber le flux d’air, entraînant des turbulences et des pertes de pression accrues. En minimisant les irrégularités de surface, la technologie LPBF permet un flux d’air plus régulier sur les surfaces d’échange thermique.

Grâce à un meilleur état de surface, les échangeurs de chaleur fabriqués avec la technologie LPBF permettent un meilleur contact entre le fluide et les surfaces d’échange. Ce contact amélioré favorise un transfert de chaleur plus efficace, car il minimise la formation de couches limites. Les couches limites sont de fines couches de fluide stagnant ou en mouvement lent qui peuvent se former le long des surfaces d’échange de chaleur. Ces couches agissent comme des isolants thermiques et nuisent à l’efficacité du transfert de chaleur. En minimisant la formation de la couche limite grâce à une finition de surface lisse, les échangeurs de chaleur fabriqués par LPBF permettent une dissipation de la chaleur et une régulation de la température plus efficaces.

De plus, une finition de surface de haute qualité obtenue grâce à la technologie LPBF permet de réduire le risque d’encrassement ou de dépôts sur les surfaces de l’échangeur de chaleur. L’encrassement se produit lorsque des contaminants ou des dépôts s’accumulent sur les surfaces, entravant le transfert de chaleur et réduisant les performances globales. La finition de surface plus lisse fournie par le LPBF minimise l’adhérence des contaminants et facilite le nettoyage, ce qui garantit des performances thermiques et une efficacité à long terme.

Boîtiers de turbo: Améliorer l’efficacité aérodynamique

Les turbocompresseurs sont des composants essentiels des systèmes de propulsion aérospatiaux, qui augmentent la puissance et l’efficacité des moteurs. L’état de surface des boîtiers de turbocompresseurs influe considérablement sur leurs performances aérodynamiques. Des surfaces internes lisses et bien finies réduisent les frottements et améliorent le flux d’air, ce qui accroît l’efficacité du turbocompresseur. Une finition de surface de haute qualité minimise les turbulences, les pertes de pression et le gaspillage d’énergie. Il garantit un flux de gaz optimal, ce qui se traduit par une amélioration de la puissance du moteur, du rendement énergétique et des performances globales. En contrôlant méticuleusement l’état de surface des boîtiers de turbocompresseurs, les ingénieurs aérospatiaux peuvent améliorer l’efficacité aérodynamique, ce qui se traduit par de meilleures performances du moteur et une réduction de la consommation de carburant.

La solution d’AddUp

L’intégration d’une poudre fine et d’un système de recouvrement à rouleaux dans la technologie LPBF d’AddUp dans la FormUp350 peut révolutionner l’état de surface des composants aérospatiaux. En utilisant de la poudre fine avec des particules de plus petite taille et en mettant en œuvre un dispositif de rechargement à rouleaux pour un dépôt de poudre contrôlé et uniforme, les fabricants peuvent obtenir des finitions de surface supérieures, atténuer les points de concentration de contraintes et améliorer la résistance à la fatigue des pièces et des échantillons produits par la FormUp350. Ces progrès ouvrent la voie à une amélioration de la fiabilité, de la sécurité et des performances des composants aérospatiaux dans des conditions de charge cyclique.

Dans les applications aérospatiales fluidiques, on ne saurait trop insister sur l’importance de l’état de surface. Qu’il s’agisse d’échangeurs de chaleur ou de boîtiers de turbocompresseurs, l’optimisation de l’état de surface a un impact direct sur les performances thermiques, l’efficacité aérodynamique, la séparation de la couche limite et la résistance à la corrosion. En donnant la priorité à un état de surface de haute qualité, les constructeurs aéronautiques peuvent maximiser le transfert de chaleur, améliorer les performances du moteur, augmenter le rendement énergétique, réduire la traînée et assurer la longévité et la fiabilité des composants critiques. Le contrôle minutieux et l’optimisation de l’état de surface dans les applications aérospatiales fluidiques ouvrent la voie à des avions et des systèmes de propulsion plus sûrs, plus efficaces et plus fiables, ce qui, en fin de compte, accroît les capacités et le succès de l’industrie aérospatiale.

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L’utilisation de solutions de contrôle pendant le processus pourrait remplacer, ou du moins réduire, le nombre d’inspections post-production nécessaires et accroître la confiance dans la qualité de la construction. Ce type d’innovation logicielle jouera un rôle déterminant dans l’évolution de l’AM vers une technologie entièrement industrialisée.

Auteur: Mathieu Roche, Chef Produits Logiciels, AddUp

Il n’est pas étonnant qu’au cours de la dernière décennie, la Fabrication Additive (FA) ait tant bouleversé l’industrie. La réalisation de géométries complexes, impossibles à réaliser via les processus de fabrication conventionnels, associée à une réduction des délais et coûts, donnent à la Fabrication Additive de nombreuses raisons d’être choisie par nombre d’industries. Toutefois, il existe un verrou vers l’adoption massive de cette technologie : l’assurance qualité. Lorsqu’une pièce est produite par FA, de nombreuses inspections post-production sont requises pour valider sa conformité en termes de tolérances géométriques, porosité et autres défauts, mais également reproductibilité. La plupart de ces contrôles sont effectués sur des échantillons intégrés au plan de production et réalisés dans les mêmes conditions que les pièces principales. Ces échantillons sont ensuite testés pour mesurer le niveau de porosité, leur résistance à la fatigue et bien d’autres aspects afin de répondre aux exigences définies. Cependant, la représentativité de ces pièces martyres peut être limitée, particulièrement dans les configurations multi-laser. Enfin, ces contrôles sont souvent longs et coûteux avec un impact évident en termes de délais et productivité.

La Fabrication Additive est une technologie relativement complexe à maîtriser en raison des différentes échelles auxquelles nous devons faire face : générer des millions de vecteurs correspondant à des kilomètres de trajectoires, à une vitesse de plusieurs mètres par seconde, le tout réalisé par un « pinceau » du diamètre d’un cheveu.  En outre, des dizaines d’éléments tels que la plateforme, le laser et le flux d’air devront tous fonctionner ensemble pour créer la pièce attendue. Pour toutes ces raisons, une approche monolithique du monitoring de production serait inadéquate pour fournir le niveau d’assurance qualité exigé d’une technologie entièrement industrialisée. La suite complète de solutions de surveillance d’AddUp a été conçue et réalisée pour exploiter tout le potentiel de la machine de fusion sur lit de poudre FormUp350. Au cœur de la stratégie de surveillance d’AddUp se trouvent trois éléments clés.

Le premier est une vue macro de ce qui se passe à l’intérieur de la machine. La machine FormUp 350 PBF d’AddUp possède des dizaines de capteurs qui collectent des données en temps réel : niveau d’oxygène, niveau d’humidité, état des lasers, forces mesurées pour tous les composants en mouvement, consommation de poudre, flux de gaz, etc. Auparavant, ces données n’étaient consolidées qu’après la production ce qui limitait les possibilités d’action en cours de production.  Aujourd’hui, ces données peuvent être visualisées en temps réel via une solution logicielle intuitive : AddUp Dashboards. La collecte et l’évaluation de ces données peut fournir de puissantes indications quant à la qualité de la pièce, offrant une compréhension complète des conditions de production.

Cette solution peut également être adaptée pour répondre aux différents besoins des différentes productions. Le personnel de maintenance suivra les dérives des composants en mouvement et les mises à jour des microprogrammes et des logiciels. Les responsables de la fabrication suivront la charge de leur atelier et s’assureront qu’ils ne rencontrent pas de goulots d’étranglement ou de perturbations de la chaîne d’approvisionnement. Les experts en qualité auront accès à un rapport de construction qui comprendra chaque événement survenu au cours de la production, avec un statut OK / INCOMPLET / FLAG généré automatiquement. Enfin, les experts procédés auront un contrôle total sur des dizaines de variables, avec des fonctions avancées permettant de croiser les paramètres clés du processus (KPP). Il est important de noter que toutes ces données sont entièrement conformes aux normes de traçabilité les plus strictes grâce au système GUID d’AddUp qui suit de bout en bout la conformité du fichier de production.

Mais tout cela n’est qu’une première étape.

L’étape suivante consiste à analyser l’exécution de la production, mais à une échelle microscopique. AddUp mesure différents KPP à très haute fréquence : position physique du spot laser, puissance réelle délivrée par le laser et émissivité du bain de fusion. Le Meltpool Monitoring permet de caractériser d’éventuels défauts sans nécessité de détruire la pièce, ce qui est particulièrement utile pour les pièces uniques. Le volume de données généré par cette solution de monitoring peut être très important, c’est pourquoi AddUp propose les résultats sous forme de PNG, un format plus léger et plus lisible que les données brutes, qui peuvent être visualisés dans AddUp Manager, la solution de FAO dédiée à FormUp.  Ces visualisations sont fournies en temps réel après chaque couche.  Ces images sont automatiquement repositionnées et superposées à la stratégie de fusion, ce qui permet de les comparer aux trajectoires attendues. Pour la production de masse, ce type de suivi peut être utilisé pour créer une empreinte de référence qui sont ensuite confrontées aux futures productions.

Données visuelles Meltpool

Enfin, le dernier élément clé de la suite de contrôle AddUp est l’analyse de la qualité de la dépose. La technologie innovante d’AddUp (Recoating Monitoring) corrige de manière proactive les défauts pendant la production. Cet élément a été conçu pour améliorer la productivité des pièces. Comme expliqué précédemment, la FA est basée sur la génération de plusieurs milliers de couches successives. Lorsque la qualité du lit de poudre est inférieure aux normes, en raison d’un certain nombre de problèmes, il est possible que la construction échoue. L’impact peut être dramatique. Le système de surveillance de dépose d’AddUp ne se contente pas de vérifier l’homogénéité du lit de poudre, révélant la présence éventuelle de dépôts ou d’un manque de poudre, mais il déclenche également une séquence de correction lorsque cela est nécessaire, afin de s’assurer que le lit de poudre sera bien lisse avant la reprise de la fusion. Ces corrections sont entièrement suivies et signalées dans AddUp Dashboards et dans chaque rapport de production.

La combinaison de ces trois éléments clés accélérera l’adoption de la technologie en donnant non seulement confiance dans la qualité des pièces pour les séries courtes, mais aussi dans la production en série.

AddUp Dashboards

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Cet article traite de l’importance de la manipulation de la poudre dans la technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) et présente le module autonome de poudre (APM) d’AddUp comme une solution complète en boucle fermée.

Écrit par: Mark Huffman, ingénieur d’application – Aéronautique et défense 

La technologie de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) a révolutionné l’industrie manufacturière en permettant la production de géométries complexes avec une précision et une exactitude élevées. La technologie LPBF implique la fusion et la solidification de poudres métalliques au moyen d’un faisceau laser de forte puissance, qui fusionne les particules de poudre couche par couche pour créer la pièce souhaitée. Toutefois, la qualité et la fiabilité de la pièce finale dépendent fortement de la qualité de la poudre utilisée et de la manière dont elle est manipulée.
La manipulation des poudres est un aspect critique du processus LPBF qui implique le transport, le stockage et la manipulation des poudres métalliques. La qualité de la poudre peut être affectée par divers facteurs tels que l’humidité, la température, la taille des particules et la présence de contaminants. Voici quelques-unes des raisons pour lesquelles la manipulation de la poudre est importante lors de l’utilisation de la technologie LPBF :
Contrôle de la qualité
La qualité de la poudre utilisée dans le processus LPBF a un impact significatif sur la qualité et la fiabilité de la pièce finale. Par conséquent, des procédures appropriées de manipulation de la poudre doivent être mises en œuvre pour s’assurer que la poudre présente la qualité requise. Cela inclut des conditions de stockage appropriées, avec contrôle de la température et de l’humidité, ainsi que des inspections et des tests réguliers pour s’assurer que la poudre est toujours conforme à votre spécification de poudre en terme de distribution granulométrique, de chimie et de morphologie pouvant affecter les propriétés de la pièce finale.

Le problème

Contrôle de la qualité

La qualité de la poudre utilisée dans le processus LPBF a un impact significatif sur la qualité et la fiabilité de la pièce finale. Par conséquent, des procédures appropriées de manipulation de la poudre doivent être mises en œuvre pour s’assurer que la poudre présente la qualité requise. Cela inclut des conditions de stockage appropriées, avec contrôle de la température et de l’humidité, ainsi que des inspections et des tests réguliers pour s’assurer que la poudre est toujours conforme à votre spécification de poudre en terme de distribution granulométrique, de chimie et de morphologie pouvant affecter les propriétés de la pièce finale.

Contrôle du process

Une bonne manipulation de la poudre garantit également que le processus LPBF est cohérent et reproductible. Une qualité de poudre irrégulière peut entraîner des variations dans le processus de fusion et de solidification, ce qui se traduit par des défauts dans la pièce finale. Il est donc essentiel de mettre en œuvre des procédures de manipulation de la poudre qui garantissent que la poudre est homogène et que la distribution de la taille des particules se situe dans les tolérances requises.

Sécurité

Les poudres métalliques utilisées dans le procédé LPBF peuvent être dangereuses si elles ne sont pas manipulées correctement. Certaines poudres sont inflammables, explosives ou peuvent provoquer des problèmes respiratoires en cas d’inhalation. Des procédures de manipulation appropriées, telles que l’utilisation d’équipements de protection individuelle, une bonne ventilation et l’assurance de la mise à la terre des équipements, peuvent minimiser les risques associés à la manipulation des poudres métalliques.

Coûts

Le coût de la poudre métallique utilisée dans le procédé LPBF est relativement élevé. Des procédures adéquates de manipulation de la poudre peuvent contribuer à minimiser les déchets de poudre et à garantir une utilisation efficace de la poudre. Il s’agit notamment de transporter, de stocker et de distribuer correctement la poudre afin de réduire les déchets et la contamination.

Les procédures de manipulation de la poudre garantissent le maintien de la qualité de la poudre, son homogénéité et la reproductibilité du processus LPBF, tout en priorisant la sécurité et la minimisation des coûts. La mise en œuvre continue de procédures, de technologies et d’équipements de manutention des poudres conformes aux normes industrielles est essentielle pour garantir l’optimisation du processus LPBF et la production de pièces fiables et de haute qualité.

La solution

Le Module de Poudre Autonome (MPA) d’AddUp change la donne dans le processus LPBF, en offrant plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de manipulation des poudres. Le MPA possède plusieurs spécificités qui en font une solution de manutention de poudre idéale pour la technologie LPBF.

Assurer la qualité

AddUp a conçu le MPA dans un souci de qualité en réutilisant la poudre conformément à la norme ASTM F3456-22 qui met l’accent sur la traçabilité, le tamisage, le stockage de la poudre et les critères relatifs à la poudre usagée. La fonction de traçabilité par numéro de lot disponible dans le logiciel AddUp Manager permet de suivre et de contrôler facilement la poudre utilisée, ce qui garantit le maintien de la qualité de la poudre. Le MPA tamise et régénère automatiquement la poudre, garantissant ainsi que la poudre est toujours de la qualité requise, et il réduit aussi la nécessité d’une intervention manuelle.

Maintenir le contrôle du processus

Le MPA permet de remplir la poudre pendant la production, ce qui évite aux opérateurs d’arrêter la production pour ajouter de la poudre, réduisant ainsi les temps d’arrêt et augmentant la productivité. Le MPA fluidifie la poudre, la rendant ainsi moins cohésive, ce qui améliore la fluidité de la poudre pendant le processus LPBF et garantit une distribution granulométrique uniforme. La fonction de traçabilité, quant à lui, garantit que la poudre est toujours suivie, ce qui minimise le risque de perte.

Augmenter la sécurité

L’inertage complet du MPA pour le stockage, le transport et la manipulation des poudres, avec l’utilisation d’une boîte à gants pendant le chargement et le déchargement de la poudre, garantit que la poudre n’est pas exposée ni à l’environnement ni aux opérateurs. Le dispositif d’échantillonnage de la poudre du MPA permet de prélever facilement des échantillons de poudre à tout moment et à travers la boîte à gants, ce qui minimise le risque d’exposition aux poudres réactives. Les cycles automatiques de purge et de vidange du circuit du MPA garantissent que le système de manipulation de la poudre est toujours propre, ce qui réduit également le risque de contamination et d’exposition.

Minimiser les coûts

Le système de manutention de la poudre du MPA permet un remplissage unique, ce qui minimise les déchets de poudre et garantit une utilisation efficace de la poudre. Le système en boucle fermée du MPA garantit que l’excédent de poudre est automatiquement récupéré puis régénéré pendant la production, ce qui minimise les déchets et réduit les coûts d’utilisation de la poudre. Des économies supplémentaires sont également possibles grâce à l’élimination du suivi des quantités de poudre pour les constructions en cours. Le système d’aspiration du MPA élimine le besoin d’un dispositif séparé pour l’aspiration en fin de production, ce qui réduit encore les coûts et augmente l’efficacité. Le coefficient de stockage de 1,4 du MPA garantit que la poudre est stockée efficacement, ce qui réduit les besoins en espace de stockage et par conséquent les coûts.

Dans l’ensemble, le MPA constitue une solution rationalisée et efficace pour la manipulation des poudres, améliorant la qualité, la rentabilité, la sécurité et la productivité de la technologie LPBF.

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Les secteurs de la médecine et de l’aérospatiale devraient continuer à jouer un rôle de premier plan dans l’adoption de la fabrication additive métallique (AM) en raison de la grande valeur de leurs produits et de leurs volumes relativement faibles.

L’industrie de la fabrication additive métallique (AM) a connu une croissance significative ces dernières années en raison de l’abondance des capitaux financiers, des avancées technologiques et de l’élargissement des capacités de l’écosystème. Selon un rapport de Research And Markets, la taille du marché mondial de la fabrication additive métallique devrait atteindre 11,1 milliards de dollars d’ici 2026, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 17,9 % entre 2021 et 2026. Le marché nord-américain devrait détenir la plus grande part de marché au cours de la période de prévision, soutenu par des programmes gouvernementaux tels que AM Forward.

Les secteurs de la médecine et de l’aérospatiale sont les premiers à adopter la technologie de l’AM métallique en raison de la valeur élevée et des volumes relativement faibles associés à leurs produits. La taille du marché mondial de l’AM médical était évaluée à 1,5 milliard de dollars en 2020 et devrait atteindre 3,7 milliards de dollars d’ici 2025, avec un taux de croissance annuel moyen de 20,5 % entre 2020 et 2025. Dans ce secteur, la technologie est de plus en plus utilisée pour créer des implants médicaux personnalisés et complexes, tels que des implants vertébraux et des prothèses auditives. Par exemple, un nombre croissant de grands fabricants de dispositifs médicaux utilisent la technologie de fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) pour produire des implants rachidiens dotés d’une structure unique qui imite le comportement mécanique de l’os naturel. Cela permet d’améliorer les résultats et la satisfaction des patients tout en respectant les exigences des organismes de réglementation et celles rigoureuses des systèmes de qualité certifiés ISO 13485. L’AM permet également de réduire les délais de production et les niveaux de stock tout au long de la chaîne de valeur, ce qui se traduit par des économies pour les prestataires de soins de santé. Tous ces éléments justifient l’investissement dans l’AM par les principales entreprises médicales.

Maximiser le rendement pour les fabricants de produits médicaux

L’industrie de la colonne vertébrale utilise l’AM à grande échelle depuis des années. Cela est dû à la taille et à la quantité d’implants qui peuvent être placés sur une plateforme de production, ainsi qu’au volume d’implants requis par le marché. Pour les autres implants médicaux, le défi consiste à atteindre le niveau de production nécessaire lorsque les tailles sont importantes et les formes variées. Le débit fait aujourd’hui partie intégrante de la fabrication. Lorsque l’espace est limité et que les besoins sont importants, les machines d’AM dotées de plateforme de production plus grandes et de plusieurs lasers permettent de répondre à la demande de l’industrie. Par exemple, la machine Addup FormUp® 350 est un système à 4 lasers doté d’une plateforme de 350 mm x 350 mm et d’un module de poudre pour réduire le temps de manipulation de la poudre. Ces caractéristiques permettent une productivité élevée, un gain de temps et une réduction des coûts de production globaux, ce qui améliore le processus de fabrication en série de pièces médicales hautement complexes et/ou personnalisées.

Selon un rapport de Research And Markets, le marché mondial de l’AM dans l’aérospatiale était évalué à 0,9 milliard de dollars en 2020 et devrait atteindre 3,3 milliards de dollars d’ici 2026, avec un taux de croissance annuel moyen de 21,6 % entre 2020 et 2026. Dans ce secteur, l’AM métallique permet de produire des composants plus légers et plus efficaces, ce qui se traduit par une augmentation du rendement énergétique et une réduction des coûts d’exploitation. Par exemple, Boeing a annoncé que la production de pièces structurelles en titane pour le 787 Dreamliner à l’aide de l’AM des métaux devrait permettre d’économiser 2 millions de dollars par avion en termes de réduction de poids et de coûts de fabrication.

Surveillance en cours de fabrication ~ un changement de donne pour l’industrie aérospatiale

Dans le secteur aérospatial, la qualification et la réglementation des composants sont obligatoires. Les logiciels d’assurance qualité vont changer la donne dans ce secteur, car la fabrication additive exige des tests et des inspections rigoureux qui sont souvent coûteux et longs, ce qui a un impact sur les délais et la productivité.  Des entreprises telles qu’AddUp ouvrent la voie en matière de contrôle des processus et garantissent la qualité des pièces grâce à une suite complète de logiciels de contrôle de l’assurance qualité qui réduisent, voire éliminent, la nécessité d’effectuer des tests rigoureux après l’impression d’une pièce. À titre d’exemple, la suite logicielle d’AddUp comporte trois éléments clés. Le premier est une vue macro de ce qui se passe à l’intérieur de la machine, visualisée sur une plateforme intuitive appelée AddUp Dashboards. Ensuite, l’analyse de l’exécution de la production à une échelle microscopique grâce à la surveillance du bain de fusion (Meltpool Monitoring), qui mesure des dizaines de paramètres à une fréquence très élevée. Enfin, Recoat Monitoring vérifie et corrige de manière proactive le lit de poudre pendant la production, de manière automatique. Ce type d’innovation logicielle jouera un rôle déterminant dans l’industrialisation de l’AM, en particulier sur des marchés très réglementés comme l’aérospatiale.

Nous avons toutes les raisons de penser que l’industrie de l’AM métallique poursuivra sa trajectoire de croissance dans les années à venir, avec une demande grandissante de la part de divers secteurs industriels. Pour les applications appropriées, la technologie offre une multitude d’avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, notamment des temps de production plus courts, une réduction des déchets, une plus grande souplesse de conception et, en fin de compte, l’efficacité des produits. Même si l’on peut s’attendre à un ralentissement à court terme en raison du resserrement de la politique fiscale et de l’effet d’entraînement des activités des marchés financiers telles que le financement SPAC, le développement de nouveaux matériaux et procédés entraînera la production de produits plus performants et l’industrie poursuivra son ascension pour devenir une technologie d’usine plus répandue.

Chez AddUp, nous restons persuadés que l’industrie de la fabrication additive reste un domaine en pleine expansion et à l’avenir prometteur. Les secteurs de la médecine et de l’aérospatiale resteront les premiers à adopter les technologies de pointe et à stimuler la demande de composants complexes et personnalisés. Malgré quelques vents contraires à court terme, l’industrie est prête à se développer dans les années à venir et devrait jouer un rôle de plus en plus important dans l’avenir de la fabrication. Avec son potentiel de révolutionner la façon dont les produits sont conçus, fabriqués et livrés, l’impression 3D métallique a le potentiel de générer des avantages économiques significatifs et de créer de nouvelles opportunités passionnantes pour les entreprises, les professionnels et les consommateurs.

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