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Les ingénieurs Fraunhofer utilisent l’intelligence artificielle pour découvrir de nouveaux superalliages.

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Grâce au soudage par accumulation de poudre au laser, des composants de différents matériaux peuvent être fabriqués intégralement. Ainsi, des matériaux spécifiques peuvent être placés exactement là où leurs propriétés sont requises. Cela offre, par exemple, la perspective d’aubes plus légères, de meilleure qualité et moins coûteuses pour les turbines à gaz

Les ingénieurs Fraunhofer IWS ont perfectionné le soudage par accumulation au laser au fil des décennies afin de permettre l’utilisation de plus de matériaux dans la fabrication additive. Dans cette procédure, un système introduit diverses poudres de charge dans une zone de traitement. Là, un laser fait fondre la poudre et la dépose sur une surface de pièce. En conséquence, la pièce souhaitée est générée dans un processus couche par couche. «L’un des avantages de cette procédure additive est que nous pouvons adapter le processus de manière très flexible aux exigences des matériaux hautes performances», explique Michael Müller, administrateur de Fraunhofer IWS. De cette manière, il est également possible, par exemple, d’imprimer des alliages à base de nickel difficiles à souder et à traiter selon les méthodes traditionnelles. Cependant, cela ne fonctionne que si la température, les poudres, le débit d’alimentation et d’autres paramètres sont corrects. «Nous devons ajuster toutes les vis de réglage avec précision», explique Michael Müller. «C’est le seul moyen de trouver la bonne recette.» Dans le cadre du projet de phare de Fraunhofer «futureAM – Fabrication additive de nouvelle génération», les ingénieurs d’IWS enregistrent de nombreuses données de capteurs avec des taux d’échantillonnage très élevés. Cependant, cela génère de grandes quantités de données («big data») difficiles à comprendre pour les utilisateurs.
AI apprend à décider
Néanmoins, les experts de Fraunhofer utilisent des méthodes avancées d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique, également étudiées sous le slogan Big Data dans un groupe de travail dirigé par le professeur Karol Kozak, responsable du traitement de l’image et de la gestion des données. chez Fraunhofer IWS, pour trouver des connexions cachées dans ces inondations de signaux. Par exemple, des algorithmes d’analyse spéciaux relient les valeurs de capteur mesurées à la base de données de l’institut sur les poudres et évaluent d’autres paramètres de processus. Peu à peu, les machines apprennent à prendre leurs propres décisions. Par exemple, ils peuvent déterminer eux-mêmes si une légère augmentation de la température dans le processus de soudage peut être tolérée ou s’ils doivent prendre des contre-mesures immédiates avant que l’ensemble du composant ne devienne un déchet. «L’industrie recherche de plus en plus de matériaux différents, qui sont toutefois souvent difficiles à traiter», souligne le professeur Frank Brückner, responsable de la division Production et impression chez Fraunhofer IWS.

De meilleurs moteurs d’avion en vue
Les moteurs d’avion mentionnés ci-dessus sont des exemples illustrant précisément cette perspective: ils pourraient fonctionner plus efficacement et à des températures plus élevées si la plupart des matériaux ne tombaient pas déjà en panne à des températures d’environ 1 200 degrés. Certes, il existe des matériaux capables de supporter des températures aussi élevées, mais ils sont très coûteux et difficiles à traiter avec des méthodes traditionnelles. La fabrication additive est destinée à résoudre ce dilemme. En outre, une conception plus économique pourrait aider: «Grâce au soudage par accumulation de poudre au laser, nous pouvons introduire différentes poudres dans la zone de traitement simultanément ou successivement avec des vitesses d’alimentation réglables avec précision», explique Michael Müller. Concevoir un composant entier à partir d’un matériau singulier n’est pas très efficace, car le composant n’est pas exposé à la même chaleur en tout point.  » . « Dans d’autres domaines, un matériau moins coûteux suffira. » C’est précisément ce que l’on peut réaliser avec les systèmes de fabrication additive – une fois qu’ils ont appris à traiter le superalliage requis. «L’étape suivante consiste à combiner différents matériaux de haute performance au sein d’un même composant», annonce l’administrateur du projet, Müller. Dans le projet commun «futureAM», l’IWS et cinq autres instituts Fraunhofer mettent en commun cette technologie et un savoir-faire supplémentaire pour pousser la fabrication additive à un niveau supérieur. D’ici l’été 2020, ils souhaitent intégrer toute leur expertise à la chaîne du processus de fabrication additive et en faire la démonstration sur des composants réalistes.
Informations générales: il s’agit de «fabrication additive»
La fabrication additive (AM) est considérée comme une technologie clé pour «Industrie 4.0». Il est conçu pour combiner les avantages de la production en série et de la fabrication et même pour générer des pièces individuelles («taille de lot 1») de manière économique à l’échelle industrielle. Les machines AM peuvent également créer librement des composants très complexes qui ne peuvent pas être produits avec des machines de fraisage et de tournage conventionnelles. Ces machines utilisent des principes similaires à ceux utilisés par les imprimantes 3D dans les secteurs de la création et du bricolage: le composant souhaité est conçu sur ordinateur; ensuite, ce modèle est introduit dans le système, après quoi un module de chauffage ou un laser chauffe un plastique. À partir de ce matériau fondu, le système génère la pièce conçue couche par couche. Comparés aux imprimantes 3D à usage privé, les systèmes AM sont beaucoup plus efficaces. Ils peuvent, par exemple, traiter des métaux, des céramiques ainsi que des plastiques, utiliser généralement la technologie laser et travailler avec une précision extrême et des modèles de CAO plus complexes.

“FutureAM” franchit une nouvelle étape dans la fabrication additive
En novembre 2017, le projet futureAM du phare de Fraunhofer a été lancé dans le but d’accélérer la fabrication additive de composants métalliques d’au moins un facteur de dix. L’accent est mis sur une vue globale de la valeur ajoutée numérique et physique de la commande entrante au composant d’impression 3D en métal fini. L’objectif central est de sauter dans une nouvelle génération de technologie de fabrication additive. Cinq autres instituts Fraunhofer participent à ce projet sous la direction du Fraunhofer ILT: IWS, IWU, IAPT, IGD et IFAM.

La source :

https://www.iws.fraunhofer.de/en/pressandmedia/press_releases/2019/presseinformation_2019-06.html

 

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