En dépit de ses nombreuses avancées, au point même de gagner aujourd’hui la production, la fabrication additive n’est pas à l’abri de défaillances. Pour se présenter comme une véritable option de fabrication face aux techniques industrielles éprouvées, cette technologie doit pouvoir montrer le même niveau de fiabilité et produire toujours de manière constante. Hors les nombreux facteurs qui régissent une impression 3D : la géométrie de la pièce, le type de matériau, la vitesse d’impression, les supports ou encore la répartition de la chaleur, sont susceptibles d’engendrer tout un tas d’erreurs comme les déformations ou les écarts de formes avec la pièce originale.
Pour éviter les itérations infructueuses, aussi chronophages que coûteuses, il existe pour cela des logiciels spécifiques de pré-traitement dédiés à la simulation. Face à l’essor de l’impression 3D, ils sont quelques fabricants et éditeurs à avoir développé des outils capables d’anticiper les différents phénomènes physiques pouvant intervenir durant la fabrication. Grâce à ces solutions logicielles, les entreprises peuvent corriger et optimiser leurs pièces avant leur exécution réelle. Pour vous aider à y voir plus clair, Primante3D a dressé un panorama des différents logiciels de simulation 3D disponibles sur le marché.
Simufact Additive par MSC Software
Créé sous le nom de MacNeal-Schwendler Corporation, MSC Software est un éditeur de logiciels américain qui lui aussi s’est fait de la simulation numérique une spécialité. Pour aider les entreprises à réaliser des produits optimaux qui soient capables d’accomplir leur tâche mécaniquement avant qu’ils ne soient prototypés en 3D, celui-ci a mis au point une solution d’IAO (ingénierie assistée par ordinateur) appelée Simufact Additive. Spécialement conçu pour les technologies à fusion sur laser sur lit de poudre métallique et à jet de liant, ce logiciel permet d’éliminer les problèmes (fissures, retraits, distorsions…) qui pourraient compromettre la qualité des pièces imprimées en 3D tout en optimisant leur coût de fabrication. Pour l’impression de pièces plastiques et composites, MSC Software propose un autre logiciel de simulation dénommée Digimat.
Inspire Print 3D : le logiciel d’Altair pour corriger les impressions 3D métalliques
Altair est une multinationale américaine qui depuis plus de 27 ans développe des outils de simulation et d’optimisation pour la conception de pièces. On lui doit notamment Inspire Print 3D, un module complémentaire du logiciel Inspire Structure, qui permet d’effectuer des simulations pour les systèmes de fabrication additive métallique sur lit de poudre. Celui vise à simplifier l’identification et la correction des déformations potentielles, des délaminages et des problèmes de chauffage excessif avant la construction d’une pièce. Grâce à cette solution, les concepteurs peuvent ainsi diminuer leur consommation de matériaux, raccourcir leurs délais d’impression, et accélérer le post-traitement.
Simulia par Dassault Systèmes
Portée par la célèbre la plate-forme 3DEXPERIENCE® de Dassault Systèmes, Simulia est un autre logiciel de fabrication additive dédié à la simulation. Il vise particulièrement les entreprises du secteur Aéronautique et Défense, qui l’utilisent pour évaluer rapidement les performances, la fiabilité et la sécurité des matériaux et des produits, avant de s’engager dans la fabrication de prototypes physiques. La pression toujours plus forte dont fait l’objet ce secteur pour réduire les coûts de production et augmenter la vitesse de production, explique l’importance de la simulation pour réduire les coûts des tests physiques et les risques de non-conformité aux exigences de certification. Pour cette raison, Simulia propose par exemple des fonctionnalités aérodynamiques qui permettent de limiter les essais coûteux en soufflerie.
Amphyon de Additive Works
Amphyon est un logiciel que l’on doit cette fois-ci à Additive Works, une start-up allemande qui avec son compatriote EOS, a mis au point un outil de simulation spécialisé dans les systèmes à fusion laser sur lit de poudre métallique. Une solution de prétraitement qui a été conçue dans le but d’aider les entreprises à prévoir les difficultés potentielles des process de fabrication et d’automatiser les étapes de pré-traitement. La grande variété de fonctionnalités dont dispose ce logiciel, telles que les possibilités d’orientations optimales de la pièce selon sa géométrie et la chambre de construction, l’optimisation des supports, la simulation de processus et la compensation de déformation, permettent de diminuer le temps et les coûts de développement des pièces métalliques imprimés en 3D. EOS fait partie des fabricants dont les matériaux métalliques ont été intégrés dans Amphyon et calibrés en fonction de leurs propriétés.
Netfabb par Autodesk
Connu pour la performance et la diversité de ses solutions dédiées aux applications 3D, le géant mondial Autodesk, ne se cantonne pas uniquement aux logiciels de CAO tels que ses célèbres Fusion 360 et Thinkercad. La société dispose aussi de solutions de simulation additive. C’est le cas de Netfabb, un logiciel de conversion et l’importation de modèles, qui dans ses fonctionnalités offre aussi la possibilité de rationaliser les flux de travail et de prévenir d’éventuelles défaillances de construction en prédisant la réponse thermomécanique des pièces imprimées en 3D. Côté prix, le logiciel est accessible à partir de 240 $ par an dans sa version standard, et 6 060 $/an TTC en licence Premium.
Live Sinter de Desktop Metal
En 2020, le fabricant américain Desktop Metal lançait officiellement « Live Sinter », un logiciel de simulation pour la fabrication additive métallique. Spécialisé dans les systèmes d’impression 3D métal à jet de liant « Mim Like », ce logiciel dispose de fonctionnalités qui vise à corriger le retrait et la distorsion des pièces généralement rencontrées pendant le frittage au four, mais aussi de faciliter la réalisation de géométries complexes qui, sans le logiciel, présenteraient des défis importants au moment du frittage. Rappelons en effet que pendant cette phase critique, le rétrécissement des pièces peut aller jusqu’à 20 % par rapport à leurs dimensions originales imprimées ou moulées.
La capacité de Live Sinter à simuler un cycle de four de frittage typique (en 5 min) et générer des géométries décalées négatives qui compensent le retrait et la distorsion (15 min), permet de minimiser le coût et le temps associés au post-traitement. Dans de nombreux cas, le logiciel permet même de fritter des pièces sans utiliser de supports. Disponible pour les clients des solutions de fabrication additive Shop System et Production System de Desktop Metal, Live Sinter sera à terme proposé pour tous les procédés de métallurgie des poudres basé sur le frittage.
GENOA 3DP par AlphaSTAR : une solution polyvalente capable de prédire les déformations et formations de fissures
Parmi les autres logiciels 3D dédiés à la simulation, citons enfin GENOA 3DP, une solution développée par la société californienne AlphaSTAR. Forte de ses 30 années d’expérience dans le domaine, cet éditeur a mis au point un logiciel capable de qualifier virtuellement chaque étape du processus de la FA, de la caractérisation des matériaux à la simulation/optimisation de la construction et au chargement en service de la pièce imprimée. En utilisant cet outil, ses utilisateurs peuvent prédire la déformation, les contraintes résiduelles, l’apparition de dommages et la formation de fissures associées aux pièces imprimées en 3D. Compatible avec les technologies additives de type SLS ou FFF, ce logiciel utilisé par des instituts de recherche tel que l’IRT Jules Vernes en France, permet de minimiser les essais/erreurs, le taux de rebut et in fine le coût global de l’impression 3D.
