Success Story

Materials Solutions : pièces métalliques fabriquées par prototypage rapide avec garantie de qualité

8 mars 2023

Materials Solutions, une entreprise de Siemens Energy, est un leader mondial dans la mise en œuvre industrielle du prototypage rapide à base de métaux. Ces pièces métalliques imprimées en 3D de première qualité sont aussi robustes que celles produites à l'aide de n'importe quel autre procédé de moulage ou de forgeage. Depuis 2012, le contrôle qualité tout au long de la chaîne de processus est pris en charge par la métrologie 3D sans contact de ZEISS.

Les tourbillons de carburant sont imprimés sur l'EOS M 400-4 qui fonctionne 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, produisant 20 pièces en l'espace de trois jours.
Les tourbillons de carburant fabriqués en INCONEL 625 font partie d'une turbine à gaz industrielle de Siemens Energy.

Le prototypage rapide industriel avec du métal révolutionne l'ingénierie mécanique

Le site de production de Worcester est l'un des plus grands sites d'impression 3D de métaux en Angleterre. Materials Solutions produit des pièces métalliques imprimées en 3D pour des industries exigeantes, allant de la production d'énergie à l'automobile, aux sports motorisés et à l'aéronautique. Le site de Worcester est équipé d'un grand nombre de machines pour le processus de prototypage rapide proprement dit, le processus de finition et d'autres processus intermédiaires. Au cœur de cette machine se trouve l'EOS M 400-4, une machine SLM métal multi-laser. Elle est notamment utilisée pour imprimer les tourbillons de carburant d'une turbine à gaz industrielle de Siemens Energy en INCONEL 625, un alliage de nickel à haute température. Un tourbillon de carburant est utilisé pour mélanger l'air et le carburant avant la combustion. Pour les supports des tourbillons de combustible, quatre lasers distincts utilisent initialement des couches d'une épaisseur de 80 micromètres. L'anneau de la pièce est imprimé à partir de la base en couches de 40 micromètres d'épaisseur. « Une fois les surfaces aérodynamiques imprimées, nous remontons à 80 micromètres pour accélérer le processus et produire aussi efficacement et rapidement que possible », explique Matthew Hall, responsable de la métrologie chez Materials Solutions.

ScanBox accélère le contrôle qualité

En 2018, ScanBox a été introduite pour vérifier la conformité géométrique des tourbillons de carburant. Materials Solutions bénéficie du fait que cette machine à mesurer 3D est une solution standard éprouvée, parfaitement adaptée à l'inspection en production. Matthew Hall ajoute : « Le système ScanBox nous permet d'inspecter plusieurs tourbillons de carburant simultanément et de manière automatisée, ce qui accélère considérablement notre processus de contrôle qualité. » La machine à mesurer 3D peut être chargée sans grand effort à l'aide d'un système de chargement sur chariot. L'interface utilisateur simple et explicite de la ScanBox, le mode Kiosk, est utilisée pour démarrer la mesure. Le mode Kiosk réduit les interventions de l'utilisateur et permet à Materials Solutions d'impliquer le personnel sans formation en métrologie dans l'utilisation de la ScanBox pendant les heures de travail tardives de la nuit.

ZEISS INSPECT soutient l'ensemble du processus

De la simple mesure 3D et de son évaluation détaillée au processus d'inspection automatisé, le logiciel ZEISS INSPECT soutient Materials Solutions. Toutes les surfaces critiques sont capturées et visualisées. Les comparaisons de surfaces nominales et réelles sont utilisées pour comparer les maillages polygonaux avec le dessin ou directement avec l'ensemble de données CAO afin d'indiquer les écarts.

En interaction avec le matériel, ZEISS INSPECT permet de visualiser les moindres détails, tels que les projections de soudure de 0,1 millimètre sur le tourbillon de carburant. Lors de l'inspection géométrique, les diamètres, les dimensions linéaires ainsi que les fonctions de cotation ISO, telles que la planéité ou le parallélisme, sont vérifiés sur le tourbillon de carburant. Les résultats des essais sont documentés dans des modèles de rapports individuels. Ils peuvent être partagés avec d'autres sites ou clients à l'aide d'une option de création de rapports qui offre également des exportations PDF entièrement animées.

Materials Solutions fait passer l'automatisation au niveau supérieur

Pour répondre aux exigences futures du marché, Materials Solutions va encore augmenter son niveau d'automatisation déjà élevé dans le domaine du prototypage rapide à base de métaux. Des systèmes de véhicules guidés automatisés sont prévus pour assurer une distribution plus efficace des pièces dans l'usine. En outre, l'entreprise entend combiner le traitement par lots lors de l'inspection avec la manipulation automatisée développée des pièces.

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