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christophe.tournier [at] ens-paris-saclay.fr (Christophe Tournier - LURPA)

Impression 3D du métal et des céramiques

Structure lattice à barreaux © Institut de mécanique et d’ingénierie de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Arts et métiers sciences et technologies/Bordeaux INP)
Structure lattice à barreaux - Crédits photo : Institut de mécanique et d’ingénierie de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Arts et métiers sciences et technologies/Bordeaux INP)
L’impression 3D du métal et de la céramique permet d’obtenir des objets non réalisables par des procédés conventionnels. Elle est utilisée dans de nombreux secteurs industriels tels que le spatial, la défense, le biomédical, les transports... Le département "Matériaux et structure" de l’Onera et treize laboratoires dont LURPA de l'ENS Paris-Saclay créent le Groupement d’intérêt scientifique "GIS Head" pour accélérer l’industrialisation de ces nouvelles technologies.

La fabrication additive est l’ensemble des procédés permettant de fabriquer couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d’un objet numérique. Des fils de polymère aux poudres de métaux, elle recouvre une grande diversité de matériaux, de procédés et d’usages.
Les procédés de fabrication additive appliqués aux céramiques et aux métaux qui utilisent des sources de haute énergie (comme des lasers ou des faisceaux d’électrons) pour faire fondre les matériaux, sont les plus récents.

Émergents au début des années 2000, ils connaissent actuellement une croissance importante en termes d’applications et d’investissements industriels.

Création du GIS Head

L’ambition du Groupement d’intérêt scientifique Hautes énergies en fabrication additive (GIS Head) est de participer à l’accélération de l’industrialisation de ces nouvelles technologies. Sa durée est de cinq ans avec l'objectif de lever de nombreux obstacles pour notamment mieux contrôler les nouvelles propriétés des alliages ainsi mis en forme.

Du développement de la simulation, pour concevoir les objets numériques initiaux, au contrôle des microstructures et des défauts des pièces produites (défauts de surface, porosités, manques de fusions, taille des grains, texture, etc.) en passant par la formulation des poudres, fils ou filaments, son objectif est d’améliorer les performances de la fabrication additive sur l’ensemble de la chaîne de valeur.
Il se positionne sur les problématiques et les verrous les plus fondamentaux, avec toujours une visée vers la maturation et l’exploitation industrielles, en cohérence avec des partenaires régionaux et nationaux.

Le lancement du GIS Head s’accompagnera par la création d’un club d’industriel dont les membres auront un accès privilégié à des rencontres techniques et à des expertises régulières ainsi que des accès prioritaires à la propriété intellectuelle générée par le GIS.


Modélisation thermomécanique d’une pièce hélicoïdale noyée dans son bain de poudre. Crédits photos : Centre de mise en forme des matériaux (CNRS/Mines Paristech).

LURPA, co-leader sur l’hybridation des procédés et le contrôle commande

Le Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (LURPA) est co-leader du groupe de travail sur l’hybridation des procédés et le contrôle commande. Il s’agit d’optimiser les processus de fabrication, de la conception des pièces à la commande des actionneurs, incluant l’hybridation de procédés de fabrication additive et d’usinage, ainsi que le pilotage temps réel des paramètres des procédés afin d’assurer la qualité des pièces produites. Pour mener ces travaux, le LURPA pourra s’appuyer sur les moyens de la plateforme expérimentale « Fabrication Additive Paris-Saclay » qu’il opère dans les locaux de l’ENS Paris-Saclay.

Multi-cordons par analyse synchrotron in-situ.
Crédits photo : laboratoire Sciences et ingénierie, matériaux, procédés (CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP)

Le nouveau GIS

  • Le Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (LURPA) de ENS Paris-Saclay
  • Le Centre des matériaux (CNRS/Mines Paristech)
  • Le Centre de mise en forme des matériaux (CNRS/Mines Paristech)
  • Le Centre de mathématiques appliquées (CNRS/École polytechnique)
  • L’Institut de recherche en génie civil et mécanique (CNRS/Université de Nantes/École Centrale de Nantes)
  • L’Institut de mécanique et d’ingénierie de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Arts et métiers sciences et technologies/Bordeaux INP)
  • Le Laboratoire Georges Friedel (CNRS/Mines Saint-Etienne)
  • Le Laboratoire de mécanique des solides (CNRS/École polytechnique)
  • Le Laboratoire de physique des gaz et des plasmas (CNRS/Université Paris-Saclay)
  • Le laboratoire Procédés et ingénierie en mécanique et matériaux (CNRS/Cnam/ Arts et métiers sciences et technologies)
  • Le laboratoire Sciences et ingénierie, matériaux, procédés (CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP)
  • Le laboratoire Matériaux ingénierie et science (CNRS/Insa Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1)
  • Le département Matériaux et structure de l’Onera