Précédemment, vous avez pu lire un article dans Métallerie sur le projet WAALU et la fabrication additive d'alliages d'aluminium à haute résistance. Nous avions alors proposé une large exploration des différents alliages, des paramètres de processus, des stratégies de déposition et du post-traitement. Cet article de suivi se concentre sur l'ER7075, en mettant l'accent sur la mise en œuvre industrielle et une étude de faisabilité d'un cobot.
WAAM de l'alliage d'aluminium à haute résistance ER7075
Matériaux, procédés et technologies robotiques dans le cadre du projet WAALU
Le WAAM, ou Wire Arc Additive Manufacturing (Fabrication additive par arc électrique), offre des perspectives intéressantes pour la production de composants complexes en aluminium à haute résistance mécanique. Dans le cadre du projet WAALU, l'applicabilité de cette technologie aux alliages difficiles à souder tels que l'ER7075 est étudiée. L'accent est mis sur l'évaluation de différents matériaux d'apport, l'optimisation du processus de fabrication et l'utilisation de la technologie des robots et des cobots. L'objectif final est de développer une stratégie applicable à l'échelle industrielle pour la fabrication additive de structures en aluminium à haute résistance.
Alliages d'aluminium
L'aluminium et ses alliages sont largement utilisés dans l'aérospatiale et l'aéronautique, l'industrie automobile, le secteur militaire, l'industrie maritime, le secteur ferroviaire et d'autres industries en raison de leur faible densité, de leur grande solidité, de leur excellente conductivité thermique et de leur résistance à la corrosion.
Cependant, les alliages d'aluminium pur ont de faibles propriétés mécaniques, ce qui nécessite l'ajout d'éléments tels que Cu, Mg, Mn, Zn et Li pour améliorer les propriétés. Les alliages pouvant être traités thermiquement, tels que les séries 2xxx, 6xxx et 7xxx, obtiennent leur résistance par durcissement structural, tandis que d'autres alliages sont basés sur la déformation à froid.
Fabrication additive par arc électrique (WAAM)
La WAAM des alliages d'aluminium se concentre principalement sur les séries 2xxx, 4xxx et 5xxx, en raison de leur bonne soudabilité, tandis que la recherche sur les séries 6xxx et 7xxx reste limitée. La WAAM convient à la fabrication d'alliages d'aluminium, mais des problèmes tels que les fissures de solidification, les porosités, la microstructure incohérente, les contraintes résiduelles, la formation de couches d'oxyde et la déformation en font un sujet de recherche important.
Matériaux d'apport
Dans le cadre du projet WAALU, des expériences sont menées sur la fabrication par WAAM de l'aluminium ER7075, dans le but d'acquérir de l'expérience et de fournir des lignes directrices à l'industrie. Dans ce cadre, différents matériaux d'apport, fournis par divers fabricants (voir figure 1), sont comparés en termes d'imprimabilité et de propriétés mécaniques finales des pièces imprimées, en soulignant que la qualité du matériau d'apport a un impact sur la pièce WAAM finale.
Résultats
Les résultats provisoires montrent que les pièces ER7075, produites par WAAM, présentent une qualité mécanique élevée, grâce notamment à l'absence de défauts internes typiques de cette série d'aluminium. Les résultats obtenus seront utilisés pour développer une stratégie de fabrication et d'usinage pour les démonstrateurs sélectionnés par le consortium du projet (Figure 2).
Afin de rendre le procédé WAAM pour l'aluminium plus accessible à un plus grand nombre d'acteurs industriels, une étude de faisabilité a également été proposée pour explorer la possibilité d'utiliser un robot collaboratif (cobot) pour fabriquer des pièces moins complexes. Le processus de fabrication peut être vu dans la vidéo ci-dessous : une fabrication par WAAM de l'alliage ER5183 à l'aide d'un cobot.
ATELIER
Comme résultat final du projet, un atelier pour l'industrie du soudage et le monde universitaire est prévu le 5 novembre 2025 à l'Institut Belge de la Soudure. Au cours de cet atelier, tous les résultats obtenus seront discutés, suivis d'une démonstration pratique de la fabrication par WAAM d'alliages d'aluminium à haute résistance à l'aide d'un robot et d'un cobot. Êtes-vous intéressé ? Suivez-nous sur LinkedIn pour obtenir des informations sur l'inscription à l'atelier.
WAALU est un projet de recherche entre l'Institut Belge de la Soudure (IBS), l'Université Catholique de Louvain (UCLouvain) et John Cockerill en tant que partenaire industriel. Le projet est financé par Wallonie Recherche SPF sous le numéro de subvention 2110124.
