Le scanner 3D Lasermeister SB100 et l’imprimante 3D métal DED Lasermeister LM300A (crédits photo : Nikon)
Un an après la finalisation de son rachat de l’allemand SLM Solutions, un acteur historique de l’impression 3D métal, pour un montant de 622 millions d’euros, Nikon Corporation revient sur le devant de la scène avec un nouveau système de fabrication additive métallique. Pour rappel, sa première machine appelée Lasermeister 100A, une imprimante de type PBF (fusion laser sur lit poudre) lancée en 2019, n’était disponible que pour le marché japonais, et avait été développée principalement à des fins de recherche.
Cette semaine, le géant de l’optique a dévoilé sa « petite » soeur. Baptisé Lasermeister LM300A, ce nouveau système de fabrication additive très grand format, vise cette fois-ci les applications industrielles, plus particulièrement les pièces métalliques de grandes dimensions telles que des aubes de turbine. Exploitant une technologie de type DED (dépôt d’énergie concentrée) associant laser et poudre, celui-ci embarque un scanner 3D Lasermeister SB100 qui lui permettrait d’atteindre un niveau de précision particulièrement élevé.
La société explique qu’en plaçant simplement une pièce (par exemple une lame usée) à l’intérieur du SB100, d’un simple clic sur un bouton, le module numérise et à mesure la pièce à l’intérieur de la chambre. Il compare ensuite sa forme réelle actuelle avec son modèle CAO idéal pour extraire la différence, à l’aide d’une fonction de numérisation de haute précision intégrée. Le SB100 génère ensuite automatiquement les données de parcours d’outil pour la réparation spécifique à chaque pièce endommagée ou usée.
‘L’ensemble de ce processus est facile à réaliser et ne nécessite aucune compétence particulière ni découpe manuelle de la zone de réparation. » Précise Nikon. « Les données du parcours d’outil sont ensuite transférées au LM300A pour lancer la fabrication additive de haute précision. Une fois le processus additif terminé, la pièce peut être replacée dans le SB100, où elle sera numérisée et inspectée pour confirmer que la réparation a été effectuée selon son modèle idéal. Cette automatisation et ce flux de travail rationalisé peuvent grandement contribuer à réduire les coûts et les délais pour les utilisateurs industriels. »
« En plus des aubes de turbine, cette technologie innovante apportera également une grande valeur à l’industrie automobile, ferroviaire, des machines et à d’autres applications de réparation. »
Aubes de turbines produites par Siemens Energy (crédits photo : Siemens Energy)
La raison pour laquelle Nikon s’intéresse tout particulièrement aux aubes de turbine, est qu’il s’agit d’un composant essentiel aux moteurs d’avion et aux générateurs électriques pour extraire l’énergie des gaz chauds. Le problème cependant, est qu’elles se détériorent au fil du temps en raison des conditions difficiles auxquelles elles sont exposées. Dès lors, il est nécessaire de les réparer périodiquement.
Le processus classique de réparation implique de découper et gratter chaque aube usée, une méthode chronophage et génératrice de déchets. Ensuite, la lame est manuellement soudée pour la réparation, suivie d’une opération de meulage pour lui redonner sa forme idéale. Ce processus rigoureux rencontre plusieurs défis, notamment le recrutement de soudeurs hautement qualifiés, entraînant des problèmes de qualité et des délais de livraison prolongés.
C’est dans l’optique de résoudre cette problématique que Nikon a donc développé la LM300A. Selon le géant japonais, par rapport au processus de soudage, sa solution permettrait même de réduire les délais de livraison jusqu’à 65 %, tout en minimisant les exigences de post-traitement.
« En plus des aubes de turbine, cette technologie innovante apportera également une grande valeur à l’industrie automobile, ferroviaire, des machines et à d’autres applications de réparation. » ajoute la société.
« le contrôle de la puissance laser en temps réel par le système de rétroaction du bain de fusion permet une finition de surface lisse et un traitement précis des pièces »
Infographie expliquant l’ensemble du processus, du scan de la pièce jusqu’à son inspection finale (crédits : Nikon)
En termes de précision, La LM300A ne serait pas non plus en reste. Fort de son savoir faire historique dans le contrôle optique et les équipements de lithographie avancés, Nikon explique avoir mis au point une solution capable d’effectuer un traitement de haute précision. Dans le cas de la réparation d’aubes de turbine par exemple, le LM300A serait en mesure de traiter avec une précision de +0 mm à une différence maximale de +0,5 mm pour la direction de l’axe XY et de +0,5 mm à une différence maximale de +1,5 mm pour la direction de l’axe Z, obtenant ainsi ultra-haute précision.
« De plus, le contrôle de la puissance laser en temps réel par le système de rétroaction du bain de fusion permet une finition de surface lisse et un traitement précis des pièces, permettant ainsi une réparation sans fissures avec une qualité et une stabilité optimales. » abonde Nikon.
Mesurant 1800 mm x 1350 mm x 2085 mm pour un poids total de 1250 kg, la Lasermeister LM300A offre un volume de construction très généreux de 1800 mm x 1350 mm x 2085 mm. Pour l’heure, le système est capable de prendre en charge des matériaux métalliques tels que l’alliage à base de nickel (Ni625, Ni718), l’acier inoxydable (SUS316L), l’acier rapide (SKH51/M2/HS6-5-2) et l’alliage de titane (Ti64/Ti-6Al-4V), et « il est également un système ouvert en fonction des exigences du client. » précise Nikon.
Fort de son expertise historique et reconnue dans les équipements d’imagerie (appareils photo et caméras), et les équipements industriels de haute précision (scanners, steppers LCD, systèmes de lithographie, instruments de mesure industriels…) Nikon voit la fabrication numérique, dont la fabrication additive, comme le nouvel eldorado qui lui permettra de diversifier ses activités optiques. C’est pourquoi le géant nipon a créé une société baptisée « Nikon Advanced Manufacturing ». Implantée aux Etats-Unis celle-ci a débuté ses activités en juillet 2023. Pour Nikon la naissance de cette nouvelle société s’inscrit dans une stratégie de long terme qu’elle a baptisée « Vision 2030 ».
