AddUp

PBF

by

Autoinjector housings are produced in very high volumes and must meet demanding requirements for dimensional accuracy, cleanliness, and consistency. Rising global demand for MED-PEN injection devices, especially those used for weight management therapies, has put significant pressure on mold makers to improve cooling performance and increase productivity.

ZAHORANSKY Automation & Molds, a major supplier of high-precision medical tooling, partnered with AddUp to investigate whether conformal cooling enabled by metal additive manufacturing could shorten cooling times and enhance temperature stability inside the mold. The project focused on improving thermal behavior, raising output, and validating corrosion-resistant AM tool steels for high-volume medical applications.

From Cooling Limits to High-Speed Autoinjector Production: Unlocking Cycle-Time Gains with AM Cooling

MATERIAL

Printdur HCT (1.2083 / PM420)

INDUSTRY

Tooling and Mold Making

CHALLENGE

Reduce cooling time and stabilize temperature distribution in autoinjector housing molds to support rapidly growing MED-PEN demand. The goal was to evaluate whether additively manufactured conformal cooling channels could outperform conventional cooling strategies and enable faster, more reliable production at high volumes.

KEY BENEFITS
  • More than 30 percent reduction in cycle time
  • Uniform mold temperature without hotspots
  • Longer tool life through balanced heat distribution
  • Higher output and more reliable processing for large production runs
  • Smaller mold space requirements enabling more economical machine use
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Shortened Cycle Times
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Higher Output
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Smaller Space Requirements

The Customer

ZAHORANSKY is among the leading manufacturers in tool and mold making.
The company is known for its innovative, high-precision tooling systems. Their solutions emphasize repeatability, reliability, and the ability to operate within automated, compact production environments.

As demand for autoinjector housings grows into the millions, ZAHORANSKY has been evaluating new processing strategies that can improve cooling efficiency and reduce cycle time. Conformal cooling produced using L-PBF technology has shown particular potential for delivering these performance gains while remaining compatible with the Z.SONIC turn tooling concept and modern medical molding platforms such as the Netstal Elion 1200 MED.

Image source (J. Oster – AddUp – K-Messe Düsseldorf – Stand Netstal)

The Challenge

Producing autoinjector housings requires precise molding of sensitive features and the ability to maintain consistent temperatures throughout each cycle. With MED-PEN consumption rising, production volume requirements are pushing mold systems to their limits. In addition to molding the plastic housings themselves, ZAHORANSKY must also support the precise assembly of sensitive medical components within highly automated systems, which increases the importance of stable thermal behavior and consistent part quality.

ZAHORANSKY needed to determine whether additively produced conformal cooling could support:

  • Faster cooling inside compact tool dimensions
  • Improved thermal uniformity and the elimination of hotspots
  • Higher output for large production runs
  • Lower scrap rates through more stable temperature control
  • Compatibility with the Z.SONIC turn system that transfers part of the cooling phase outside the tool

ZAHORANSKY’s Z.SONIC turn tooling concept uses a 180-degree rotation to transfer the molded part outside the cavity while the next injection cycle begins. This movement allows a significant portion of the remaining cooling time to take place outside the tool, reducing the in-mold cooling requirement and enabling faster cycle progression. In the current configuration, the system achieves an 8.5-second cycle time by combining internal cooling, external cooling, and continuous part rotation. To fully leverage this mechanism, ZAHORANSKY required even shorter internal cooling times, which became a key driver for exploring additive conformal cooling on the FormUp 350.

Left: Injection End / 180° rotation, Middle: Cooling Phase, Right: Parts Removal / Injection Start

The Solution

AddUp and ZAHORANSKY first carried out a simulation-based evaluation to determine the potential performance gains. These early studies confirmed that a conformal cooling concept could significantly reduce cooling time and improve thermal stability. Based on these results, a fully three-dimensional cooling design was developed, incorporating a four-path parallel cooling circuit to ensure balanced flow and consistent temperature behavior inside the tool.

Because the cooling channels follow the exact contour of the cavity and core, heat can be removed precisely where it is generated. This leads to faster and more uniform cooling and supports stable, high-quality molding within a compact, automated production system.

This approach enables:

  • Shorter cycle times
  • Uniform temperature distribution throughout the insert
  • Reduced distortion and more reliable dimensional control
  • Stable processing during high-volume production

Conventional drilled or milled cooling channels cannot achieve such geometries and often require vacuum-brazed assemblies, which introduce limitations in thermal conductivity, increase the risk of leakage, and complicate repairs. Additive L-PBF manufacturing avoids these constraints by producing single-piece inserts with fully integrated freeform cooling channels.

For this project, five AM cavity inserts and twelve AM cores were manufactured on the AddUp FormUp 350 using a four-laser configuration. Total production time included 12 days of net printing and 5 days for design and auxiliary preparation. The selected material was a corrosion-resistant tool steel based on 1.2083 / PM420, ideal for injection molding and suitable for high-gloss Class 1 surface finishes.

After printing, the build was depowdered, heat-treated, and wire-cut from the platform. Final machining was completed at ZAHORANSKY to achieve the required tolerances and surface quality.

The Results

The additively cooled inserts and cores delivered significant and measurable improvements in cooling performance and tool stability.

Key findings:

  • Cycle time reduction greater than 30 percent
    • Cooling time reduced to 9 seconds compared to more than 14 seconds previously
  • Uniform mold temperature without hotspots
  • Improved part quality and reduced scrap
  • Longer tool life through balanced thermal behavior
  • More reliable processing during large production runs

These results demonstrate that AM-based conformal cooling provides a clear performance advantage over traditional straight-line channels and supports stable, high-volume manufacturing of autoinjector housings within compact, automated production cells.

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Le groupe HARTING Technology est l’un des principaux fournisseurs mondiaux de technologies de connexion industrielle. Cette position de leader est le fruit d’un très haut degré d’intégration verticale en interne. Cela inclut la fabrication moderne de moules, qui recherche en permanence de nouvelles façons d’améliorer les produits HARTING. HARTING a acquis de l’expérience dans le domaine des concepts de refroidissement avancés au cours des dernières années.

Fort de cette force d’innovation, l’entreprise étudie actuellement la faisabilité de la FA comme processus standard pour certaines séries.

Le moulage par injection s’est notamment révélé très prometteur grâce aux possibilités de refroidissement conforme, qui peuvent augmenter considérablement la qualité des pièces et la productivité des outils.

Matériel

Printdur HCT (1.2083 / PM420)

SEGMENT INDUSTRIEL

Fabrication d’outils et de moules

Défi

Réduisez la durée du cycle et éliminez les points chauds thermiques dans un bouchon en plastique à paroi épaisse pour des volumes de production annuels supérieurs à un million d’unités, en remplaçant les canaux de refroidissement conventionnels du moule par une solution de refroidissement conforme fabriquée par ajout de matière.

KEY BENEFITS
  • Réduction de plus de 25 % du temps de refroidissement
  • Température uniforme de l’outil sans points chauds
  • Débit plus élevé et production plus stable
  • Réduction des taux de rebut et amélioration de la qualité des pièces
  • Conception de refroidissement 3D évolutive pour toute la gamme d’outils Han-Eco
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Réduire les temps de cycle
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Augmentation du taux de production
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Évolutif

TÂCHE

Le Han-Eco est l’un des produits les plus importants du portefeuille de Harting et est disponible sur le marché dans de nombreuses versions différentes. Il est utilisé dans divers secteurs industriels tels que l’énergie, les transports et la construction mécanique et est donc nécessaire en grandes quantités. Le temps de cycle a donc un effet significatif sur la rentabilité de la production. L’objectif du projet est donc d’étudier les économies potentielles qui peuvent être réalisées avec ces moules.

DÉFI

La fiche Han Eco est un produit en plastique dont les parois sont épaisses en raison des exigences élevées auxquelles il doit répondre. Cela soulève la question suivante : comment refroidir ces produits le plus rapidement possible afin d’en fabriquer plus d’un million d’unités ?

Le développement d’un outil prototype par fabrication additive peut-il démontrer le potentiel de l’introduction de la fabrication additive pour d’autres versions de la fiche Han Eco ?

  • Augmentation des taux de production des pièces en plastique
  • Réduction des temps de cycle
  • Réduction de l’encombrement des machines
  • Qualité constante des pièces en plastique
  • Réduction des délais de fabrication
  • Évaluation de nouveaux aciers AM résistants à la corrosion

SOLUTION

Dans un premier temps, le potentiel d’amélioration a été analysé et vérifié à l’aide d’une simulation et d’une conception de refroidissement conforme.

Cette étude est importante pour la série Han-Eco, car les concepts développés pour la fabrication additive peuvent être transférés à d’autres outils de la même famille de produits.

Grâce au nouvel outil de simulation du logiciel Siemens NX, ces études peuvent être réalisées rapidement et facilement dès les premières étapes de la conception des outils.

Une fois le potentiel de la fabrication additive démontré, le système de refroidissement a été soigneusement conçu. Cette étape cruciale a consisté à concevoir un système de refroidissement conforme en 3D, c’est-à-dire un système de refroidissement adapté aux contours qui suit précisément les contours des cavités et des surfaces de l’outil. Les canaux de refroidissement ont été optimisés en termes de dynamique des fluides en étroite collaboration entre AddUp et Harting. Le système est basé sur un circuit de refroidissement parallèle quadruple qui garantit un débit uniforme et un équilibre parfait. Contrairement aux canaux de refroidissement conventionnels, qui ne peuvent être percés ou fraisés qu’en ligne droite, les canaux du refroidissement conforme s’étendent en trois dimensions le long du contour de l’outil. Cela permet de dissiper la chaleur là où elle se produit réellement, de manière uniforme, efficace et avec des temps de refroidissement considérablement réduits.

Ce type de refroidissement permet :

  • Des temps de cycle plus courts
  • Une répartition homogène de la température dans tout le moule
  • Une réduction du gauchissement et une amélioration de la qualité des composants
  • Des conditions de processus stables, même à des cadences élevées

Les méthodes conventionnelles telles que le perçage ou le fraisage atteignent rapidement leurs limites lorsqu’il s’agit de géométries complexes. C’est pourquoi les moitiés de moules ont souvent été assemblées par brasage sous vide afin de créer des canaux de refroidissement plus complexes. Cependant, ce procédé présente plusieurs inconvénients, tels que : géométrie restreinte, absence de contours 3D libres, risque de fuite, conduction thermique moins bonne, faible réparabilité.

Grâce à la technologie additive L-PBF de l’AddUp FormUp 350, l’ensemble de la pièce moulée a pu être produit en une seule pièce avec des canaux de refroidissement parfaitement adaptés. Cela réduit considérablement les temps de cycle, diminue les taux de rebut et permet un rendement nettement supérieur par machine, ce qui constitue un avantage décisif dans les applications à parois épaisses telles que le connecteur Han Eco.

Réduction du temps de fabrication – moules et noyaux

Les nouveaux inserts AM (2x AS/DS) et noyaux AM (4x) ont été fabriqués sur l’AddUp FormUp 350 avec quatre lasers. Le matériau utilisé était un acier à outils résistant à la corrosion et à haute résistance basé sur 1.2083 / PM420 – idéal pour le moulage par injection plastique et même adapté aux surfaces polies brillantes (classe 1). Après le processus d’impression, les pièces ont été ébavurées, traitées thermiquement et découpées de la plate-forme de construction. Les moitiés de moule et les noyaux de moule ont ensuite été retravaillés avec précision chez Harting et amenés aux tolérances requises et à la qualité de surface souhaitée.

RÉSULTATS

Afin d’évaluer les avantages de la fabrication additive, les températures sur l’article en plastique sont mesurées et comparées à l’aide d’une caméra thermique. Une mesure est effectuée avec l’outil fabriqué de manière conventionnelle et une autre avec l’outil fabriqué de manière additive.

L’image suivante montre la comparaison des températures après 15 secondes de temps de refroidissement résiduel. Une différence de température de 10 °C peut être mesurée aux points chauds.

Le profil thermique de l’article avec des moules imprimés après 15 secondes de temps de refroidissement résiduel correspond au profil thermique avec des moules conventionnels après 20 secondes.

Le projet a ainsi abouti à des résultats clairement mesurables :

  • Réduction du temps de refroidissement résiduel de plus de 25 % (de 20 secondes à 15 secondes)
  • Température homogène de l’outil sans points chauds

La collaboration entre AddUp et Harting illustre comment la fabrication additive révolutionne la fabrication d’outils, avec une efficacité, une liberté de conception et une fiabilité accrues.

RÉSUMÉ

Le projet démontre que la fabrication additive avec refroidissement conforme est une alternative supérieure aux procédés de fabrication conventionnels. En utilisant le refroidissement conforme, HARTING a pu démontrer qu’il s’agit d’une solution adaptée à la fabrication d’articles en plastique à parois épaisses. 

Le projet a conduit au développement et à la validation d’un concept de refroidissement qui ne peut être créé qu’à l’aide de la fabrication additive. Ce concept peut désormais être reproduit à partir de cet outil de démonstration sur tous les outils de la gamme de produits Han Eco afin de réaliser des économies supplémentaires grâce à la mise à l’échelle.

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Antenne prête pour le vol dans un lit de poudre Fusion

Thales Alenia Space est un constructeur aérospatial français qui joue un rôle important dans l’exploration spatiale depuis plus de 40 ans. Alors que les nouvelles technologies ouvrent la voie à une nouvelle ère d’exploration spatiale, la réduction du délai global et l’augmentation de la production deviennent particulièrement importantes pour rester compétitif sur ce marché en pleine croissance. Découvrez dans cette étude de cas comment Thales a utilisé la FormUp 350 et l’AS7 en aluminium pour atteindre ses objectifs de fabrication additive.

INDUSTRIE

Espace

CHALLENGE

Concevoir et construire une antenne monolithique en utilisant la fabrication additive qui répond aux qualifications ECSS et soutient l’objectif du client d’atteindre la maturité TRL 3 pour les antennes fabriquées de manière additive.

KEY BENEFITS
  • Distorsions globales de l’antenne : ±0,3 mm
  • Poids réduit : moins de 600 gr
  • Taux de production : 1 antenne /jour /machine
  • Réduction du post-traitement
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Réduction du délai d’exécution
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Forme créative
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Imprimé en une seule pièce
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Murs minces

L’ Historie

En général, Thales Alenia Space fabrique ce type d’antenne en plusieurs parties. Chaque pièce est ensuite collée ou boulonnée au cours d’étapes complexes et coûteuses. Si la fabrication de composants précis n’est pas si difficile, leur assemblage en une antenne précise prend du temps et a un impact majeur sur le délai global et le débit de la production en série. C’est pourquoi Thales s’est tourné vers la fabrication additive comme solution.

Défi

Développer une antenne de 325 mm de diamètre avec une épaisseur de paroi de 1 mm par fabrication additive, en garantissant des distorsions minimales et une finition de surface répondant aux normes « prêt à voler » sans nécessiter de post-traitement. En respectant ces normes, TAS sera en mesure d’atteindre un niveau de préparation technologique (TRL) 3 pour les antennes Cassegrain fabriquées de manière additive.

Solution

AddUp a travaillé en étroite collaboration avec Thales Alenia Space pour fournir une simulation contre-déformée.

Tout d’abord, une conception légère a été générée autour des spécifications initiales : surfaces des réflecteurs principaux et secondaires, espace de conception disponible, localisation des interfaces. Ensuite, une structure isogrid a été conçue à l’arrière du réflecteur principal pour ajouter de la rigidité au système. Ensuite, une simulation numérique a été réalisée pour anticiper les déformations de l’antenne pendant la production.

Enfin, un fichier contre-déformé est obtenu à partir de la simulation initiale. Le but est d’adapter le design original dans la direction opposée aux distorsions simulées. Lors de la production, les distorsions dues aux contraintes internes et au design contre-déformé s’annulent, ce qui permet de maintenir la pièce réelle aussi proche que possible du design original.

Afin d’obtenir la meilleure finition de surface, nécessitant un post-traitement minimal, AddUp et Thales Alenia Space ont utilisé leur recette qualifiée ECSS sur le FormUp 350, en aluminium AS7.

La performance de cette recette, couplée aux 4 lasers plein champ de la machine, permet également une productivité élevée. Les simulations de production en série réalisées par AddUp montrent un taux de production de plus de 2 antennes par jour et par machine.

Résultats

La conception finale a permis d’obtenir une antenne légère, pesant seulement 385 grammes. La structure isogrid a été méticuleusement optimisée pour minimiser le poids en variant les tailles autour du réflecteur, renforçant ainsi uniquement les zones nécessaires. Les bras de connexion entre le réflecteur principal et le sous-réflecteur ont été conçus pour minimiser les effets de couplage en champ proche et optimiser les performances globales de rayonnement de l’antenne en champ lointain. Les distorsions ont été minimisées avec succès, avec un écart de ±0,3 mm sur 90 % de l’antenne, ce qui a été bien accueilli par les deux parties concernées. En outre, l’état de surface global et la rugosité ont atteint l’objectif de Ra 6,3 pour les deux réflecteurs, ce qui a permis d’obtenir un résultat tout à fait satisfaisant.

Pour en savoir plus sur la qualification FormUp 350 ECSS de Thales 3D Maroc, cliquez ici.

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Discover how Michelin produces over one million tire sipes a year for their production molds using metal 3D printing

When Michelin found that the metal AM machines on the market did not meet their high-quality requirements for tire sipe production, they partnered with Fives to create a machine that met these requirements. Learn about the history of tire sipes, the challenges Michelin faced, and the solutions that resulted.

INDUSTRY

Automotive

CHALLENGE

Traditional manufacturing of tire sipes is costly and
time consuming.

KEY BENEFITS
  • Limitless personalization options
  • Manufactured and replaced on demand
  • Significant weight and material waste reductions
  • Minimal post processing
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Creative Shape
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Lead Time
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Weight
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Performance

History

Siping was invented in 1923 by John F. Sipe, as a means to provide better traction on the bottom of their shoes. The process was not largely applied to tires until the 1950s as a means to improve traction. One of the technological innovations of the 2000s was the arrival of metal 3d printed sipes. Sipes for tires are designed to heavily improve road holding on wet or wintery roads, while still allowing the rubber to remain rigid, and maintain these levels of rigidity when the tire is new or worn. The shape and size of the sipes directly affect the tire’s noise pattern and traction characteristics. Using Additive manufacturing to create metal-printed sipes opened a new world of possibilities.

Challenges

Conventional manufacturing and installation of tire mold inserts involve a light metal casting of an aluminum-silicon alloy, which allows for rapid heat removal, shortening production time. Tire mold segments are made by casting or milling with finishing carried out manually. Broad sipes can be inserted into the mold segments, but narrow inserts less than 3mm are not easy to work with due to the hardness characteristics of the alloy. Steel sipes are used as inserts in their stead, made by stamping and cold bending; a major cost and time element of the process.

SOLUTIONS

Michelin has been utilizing AM since the early 2000s to manufacture tire sipes used within their tire molds. After years of using AM technology, Michelin found that the metal AM machines on the market simply did not meet their high-quality requirements for serial production. So, they partnered with another industrial manufacturing powerhouse, Fives, and sought to develop a Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) machine that could build tire mold inserts and industrial parts with quality, accuracy, and repeatability. From this collaboration, AddUp was formed and the FormUp® 350 PBF machine was created.

AddUp’s high-precision, fully digitalized, and highly flexible process allows Michelin to produce the complex forms required to make molds and sipes for its tires. Critically important features to Michelin’s tire sipes:

  • resolution down to 0.2mm features
  • shallow overhangs as low as 15 degrees
  • surface finish as low as 4 Ra μm, as printed

The FormUp®350 is built to use extremely fine powders (5-25μm). This coupled with a roller recoating system enables support-free production and superior surface finishes. For Michelin, sipes can be manufactured and replaced on demand with minimal post-processing needed. This technique not only provides a quick assembly, but also provides weight savings, reduces raw material wastage, and provides limitless personalization opportunities.

Results

Today, Michelin produces over one million tire sipes a year for their production molds using AddUp’s FormUp® 350. Lead designers continue to create increasingly sophisticated sipe shapes to improve traction for wet and snowy conditions. For example, a winter tire mold can contain up to 3,000 sipes and over 200 different sipe designs! AddUp’s FormUp Powder Bed Fusion technology stands up to the task and can produce these sipe shapes efficiently and to the highest quality standards.

By completely transforming the processes used to produce parts, the metal additive is changing manufacturing as a whole. Now there is no longer any need to go through several preliminary steps or assemble different components to obtain the desired part, instead, the final product can be produced in a single step. Digital files are the only information needed to reproduce the exact same part, and parts can be modified at any time to make the process more flexible than ever before.

Learn more about how Michelin is using Additive Manufacturing:

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AddUp optimise le design d’une tuyère de fusée pour améliorer les performances d’un micro-lanceur.

La fabrication additive métallique peut induire des économies de carburant et de production dans l’aérospatial. Dans cette étude de cas vous verrez comment AddUp a optimisé le design d’une tuyère de fusée pour améliorer les performances d’un micro-lanceur. L’impression 3D est déjà l’avenir de l’industrie spatiale. Lisez l’étude de cas sur une conception optimisée d’une tuyère imprimée en 3D.

Industrie

A&eactue;rospatial

CHALLENGE

Imprimer une tuyère de fusée innovante pour optimiser les performances du moteur dans l’espace

KEY BENEFITS
  • Réduction de la masse
  • Pièce imprimée avec une géométrie complexe
  • Résistance aux hautes températures
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Réduction de la masse
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Forme complexe
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Intégration de fonctions
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Performance

Histoire: AddUp et aerospatial

Dans le secteur de l’aérospatial, l’allégement des composants et leur personnalisation peut induire des économies considérables de carburant et de coûts de production, mais aussi des gains de performance, Nombreux sont les industriels à penser que l’impression 3D est l’avenir de la fabrication aérospatiale. Si les satellites ont diminué en taille ces dernières années, la taille et la puissance des fusées n’a fait qu’augmenter. Un micro-lanceur spatial est capable de placer en orbite une charge utile de masse inférieure à cinq cents kilogrammes. Il constitue l’une des facettes les plus prometteuses du New Space : les micro et mini-lanceurs apportent une flexibilité et une réactivité qui en font une solution complémentaire aux lanceurs classiques.

Une tuyère est un élément qui compose les moteurs des fusées ou lanceurs par lequel sont éjectés les gaz de combustion. Correspondant au conduit terminal de la chambre de combustion de la fusée, cette pièce joue un rôle primordial car elle transforme en énergie cinétique l’énergie des gaz de combustion.

Les défis de l’impression de tuyères de fusée innovantes

Ces nouveaux lanceurs font face à de nouveau défis liés à leur architecture nouvelle.

Tout d’abord, le développement d’un moteur de lanceur orbital est un processus long et complexe nécessitant plusieurs itérations de conception, de fabrication, et d’essais en tir statique. Dans le cadre d’un fort contexte très compétitif dans le domaine des micro et mini-lanceurs, la capacité à itérer rapidement est devenue une nécessité technologique et commerciale.

Ensuite, la température élevée à l’intérieur d’une tuyère nécessite un refroidissement des parois au plus proche de la source de chaleur, afin d’éviter que cette dernière ne fonde. Ce refroidissement réalisé via des tubulures rapportées sur la tuyère, se complexifie lorsque cette dernière gagne en compacité pour satisfaire le besoin en propulsion de plus petits lanceurs.

Solution pour une tuyère imprimée en 3D

Les gaz en sortie de la chambre de combustion ont une température très élevée. Dans le cas des tuyères de moteurs-fusées, qui fonctionnent à de très hautes températures (environ 3 000 °C), un processus permettant de refroidir les parois de la tuyère doit être prévu, car aucun alliage n’est capable de résister à une contrainte thermique aussi
élevée. La tuyère intègre ici de façons monolithique toutes les fonctions de refroidissement nécessaires à son fonctionnement à haute température tout en préservant l’intégrité de celle-ci. Ainsi, les ergols stockés à basse température permettent d’obtenir de très bonne performance de refroidissement lors de la circulation dans la double peau de la tuyère, puis sont conservés et réinjectés dans la chambre de combustion afin d’y être brulés.

La pièce est imprimée sur une machine Addup utilisant la technologie de Fusion sur lit de poudre, la FormUp ® 350. Son système de paramètres ouverts et sa capacité à travailler avec plusieurs systèmes de dépose (racleur brosse, racleur silicone, racleur
métallique, rouleau), couplé à l’utilisation de poudre métallique fine ou moyenne, ainsi que le recyclage intégré de la poudre permettent de répondre aux problématiques de développement itératif des tuyères et autres pièces de moteurs de fusées de dernière génération.

Résultats et avantages de la fabrication additive

La fabrication additive métallique a permis de créer des canaux de refroidissement complexes et intégrés ; chose impossible avec les techniques classiques sur des moteurs de dimensions réduites. Une telle pièce, qui nécessite en temps normal des mois de travail avec des méthodes de soudage traditionnelles, n’aura pris que 49h à être produite. Les experts d’AddUp ont choisi d’utiliser l’Inconel® 718 pour imprimer cette nouvelle tuyère. Ce matériau est doté d’excellentes propriétés mécaniques et résiste à des températures très élevées.

Les concepteurs des moteurs de fusée peuvent à présent itérer plus rapidement dans le but d’améliorer la forme de la tuyère et profiter des nouvelles libertés de forme amenées par la fabrication additive, permettant une optimisation efficiente des performances des moteurs.

CAD-rocket-nozzle
Rocket-nozzle

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Cette étude de cas se concentre sur les implants rachidiens et les défis auxquels ils sont confrontés dans leur processus de fabrication aujourd’hui. La fabrication additive (AM) offre des avantages tels que la conception en treillis et la rugosité de la surface, ce qui permet d’améliorer les résultats pour les patients.

Industrie

Médical

CHALLENGE

Reduction significative des couts de production lors de la fabrication additive d’implants rachidiens de grande taille à l’aide d’un système multi-laser et d’une plateforme de fabrication de plus grande dimension.

KEY BENEFITS
  • Réduction des coûts de production jusq’à 30%
  • Augmentation du redement de 2,61 pièces par heure (2,09 à 4,7)
  • Création de structures avec une fine résolution et une ostéo-intégration optimale
  • Réduction du post-traitement
  • Réduction du coût total de la pièce
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Fonctions intégrées
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Temps de production
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Sans support
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Performance

HISTOIRE

Les dispositifs de fusion vertébrale de grande taille sont traditionnellement imprimés sur des machines de petit format utilisant la technologie de fusion sur lit de poudre (PBF) équipées de 1 à 2 lasers, ou usinés à partir de barres de polyétheréthercétone (PEEK). Ils sont généralement imprimés avec leur face antérieure dirigée vers le haut (en Z). Cette orientation, combinée au processus d’impression couche par couche, ne représentent néanmoins pas la meilleure méthode. Le prix est relativement élevé car la majeure partie du coût est dû au temps du processus de production lui-même. Par contre, bien que le coût soit plus élevé, Les avantages de la Fabrication Additive (FA) pour ce type d’implants vertébraux sont : la possibilité d’intégrer une structure en treillis et la rugosité de la surface, ce qui favorise l’ostéo-intégration et donc l’assurance de meilleurs résultats pour le patient. Un autre avantage de la Fabrication Additive est lié aux matériaux utilisables. La FA permet d’imprimer du titane avec une plus grande résistance à la fissuration et à la traction. La fabrication de ces implants de grande dimension en PEEK ne présente pas des caractéristiques idéales pour l’osthéo-intégration. Cela, associée à l’instabilité de la chaîne d’approvisionnement de la matière, posent des problèmes lors de la fabrication de ces dispositifs de fusion vertébrale de grande taille utilisant le PEEK. Pour ces raisons, la production en FA de ces implants est généralement préférée.

DÉFI TECHNIQUE

Bien que la FA permette une meilleure ostéo-intégration, avec l’utilisation de matériaux plus résistants et la garantie de meilleurs résultats pour les patients, la fabrication des dispositifs LLIF sur des machines de petite dimension avec seulement 1 ou 2 lasers augmente sensiblement le coût de l’implant fini.

Ces implants ont une hauteur importante (en Z), ce qui augmente les temps de fabrication, qui sont encore plus longs avec l’utilisation d’un petit nombre de lasers. Lors de l’utilisation d’un système de mise en couche par racleur ou rouleau, le dessous de la face antérieure nécessite, généralement, l’utilisation de supports. Les LLIF doivent également être retirés de la plateforme de fabrication à l’aide d’une machine d’électroérosion à fil (EDM). Ces 2 éléments de post-process rentrent dans le prix final de la pièce et leur impact est directement lié à la capacité de fabrication réduite des petites machines, au petit nombre de lasers et au système de mise en couche utilisé.

SOLUTION

L’utilisation de la machine PBF FormUp® 350 permet de réduire le temps de production et d’augmenter le rendement de 2,61 pièces par heure par rapport aux plates-formes plus petites équipées de 1 ou 2 lasers. La différence : un plateau de production de 350 millimètres carrés qui peut contenir 1,5 fois (152 pièces contre 96 pièces) la quantité de grands implants rachidiens par rapport aux plateformes plus petites. L’utilisation de 4 lasers permet d’imprimer 152 grands implants rachidiens en seulement 32 heures. La FormUp 350 utilise aussi une technologie de mise en couche par rouleau qui permet

d’obtenir une complexité géométrique élevée, tout en utilisant le minimum de supports et la garantie d’un état de surface optimal. La FormUp 350 permet de réaliser des structures complexes et d’obtenir une rugosité de surface qui contribue à de meilleurs résultats pour le patient. Il n’est donc plus nécessaire d’obtenir une surface trabéculaire poreuse au plasma par pulvérisation ou par feuille, et la rugosité de la surface n’est plus un sous-produit du processus. Les pièces sortent de l’imprimante plus proches de la forme finale et nécessitent moins de traitement manuel et/ou d’enlèvement de supports. La combinaison d’un volume de construction de 350 mm3 avec 4 lasers et d’une pièce personnalisable, sortant directement de l’imprimante, simplifie les étapes de fabrication. La réduction du nombre de procédés nécessaires contribue à une meilleure conception et à une réduction des délais d’exécution, ce qui se traduit par une baisse du coût des pièces. Tout cela permet de réduire les coûts tout au long de la chaîne d’approvisionnement et d’optimiser les pièces pour les patients.

RÉSULTATS

Les grands implants rachidiens, produits avec peu de lasers et faisant appel à des process 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 toutes les applications médicales de ce type, car elle offre un processus amélioré et rentable pour la fabrication en série d’implants médicaux très complexes.

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  • Pièces fabriquées par laser sur le FormUp 350
    • 2 Laser – 76
    • 4 Laser – 38
  • Il est temps de développer la FormUp 350
    • 2 laser – 52.95
    • 4 laser – 32.35
  • Débit annuel sur le FormUp 350
    • fonctionnement d’une équipe par jour pendant 52 semaines par an
    • 1 – 1.5 de l’arrêt du laser à l’allumage du laser (build flip)
Poudre2 Lasers4 Lasers
Poudre moyenne, 30μm (hrs)52.9532.35
Débit annuel16.84527.408
Fives AddUp

13-33 Rue Verte
ZI de Ladoux, 63118 Cébazat
France

Fives AddUp Inc

5101 Creek Rd,
Cincinnati, OH 45242
Etats-Unis

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