Inauguration de Vallourec d’une unité de fabrication additive métallique composée de deux robots WAAM (crédits photo : Vallourec)
Vallourec, le spécialiste français des tubes pétroliers vient de franchir un nouveau palier dans ses ambitions à destination de la fabrication additive. Ce vendredi, sur son site de production et de Recherche & Développement d’Aulnoye-Aymeries (Hauts de France) le groupe a inauguré deux robots dédiés à l’impression métallique 3D.
En tant que leader mondial des solutions tubulaires premium destinées principalement aux marchés de l’énergie (pétrole et gaz, énergie électrique), Vallourec prête depuis quelques années une oreille attentive aux atouts de la fabrication additive pour optimiser la production de ses pièces métalliques de grande taille.
Comme d’autres acteurs majeurs du secteur Oil&Gaz, le groupe français voit dans l’arrivée à maturité des techniques d’impression 3D métal à dépôt de matière sous énergie concentrée, l’opportunité de donner un nouvel élan à son innovation et capter de nouveaux marchés. Rappelons que fin 2021, face à la concurrence des pays de l’Est, le groupe avait dû mettre en vente son usine allemande de fabrication de tubes qui employait 2135 salariés. Pour Vallourec, le développement grandissant des matériaux d’impression ainsi que les performances des machines additives, laissent entrevoir des possibilités inédites pour produire rapidement et à moindre coût, des pièces plus performantes grâce à des designs complexes innovants.
Au cours de ces trois dernières années, Vallourec s’est illustrée en recourant au procédé de dépôt arc-fil – ou WAAM (Wire arc additive manufacturing), celui-là même utilisé par ces deux robots, pour mener à bien certains de ses projets. Cette technique additive, si vous ne la connaissez pas encore, consiste rappelons-le à utiliser un fil métallique (le plus souvent du titane) comme matière première, dont la fusion couche par couche est opérée à l’aide d’un arc électrique. Les cordons de métal en fusion sont déposés par un bras robotisé qui empile la matière couche après couche.
En raison de certaines de ses caractéristiques proches du soudage, une technique beaucoup plus ancienne donc très bien maîtrisée, le WAAM bénéficie d’une mise en oeuvre plus aisée que les procédés de fabrication additive sur lit de poudre. Les poudres et puissants lasers utilisés avec ces derniers, se montrent beaucoup plus coûteux et contraignants, notamment sur le plan de la sécurité.
Bouchons de levages imprimés en 3D par Vallourec pour répondre au besoin urgent d’une compagnie pétrolière (crédits photo : Vallourec)
C’est à partir de cette méthode additive qu’en 2021, Vallourec et Total étaient parvenus à une première mondiale dans le domaine de la fabrication d’équipements offshore : réaliser le tout premier waterbushing imprimé en 3D. Déployé dans le puits EIG de Total, dans le gisement d’Elgin-Franklin, le composant en question mesurait 1 m 20 pour 220 kg. La fabrication additive avait alors démontré toute son agilité de la chaîne logistique et sa capacité à réduire les délais d’exécution. En comparaison avec une fabrication conventionnelle, le poids de la pièce avait même été divisé par deux.
Dans un secteur tel que celui du oil&gaz où la rapidité de livraison est essentielle et le coût des pièces élevé, l’impression 3D a donc une très belle carte à jouer. L’autre démonstration de Vallourec sur cet aspect avait été réalisée en 2022. Pour répondre à une demande urgente d’une compagnie pétrolière dénommée Weatherford portant sur la réalisation des bouchons de levages, le groupe français avait recouru à l’impression 3D. Non seulement la livraison avait été effectuée dans les temps, mais bien avant le début des opérations. Imprimées avec un robot WAAM de Vallourec situé à Singapour, soit à seulement 6 heures de vol du client final, les deux pièces étaient parvenues à leur client en moins de 2 mois au lieu des 3 à 4 mois habituels.
Enfin, la fabrication additive ne manque pas non plus d’atouts pour répondre aux enjeux environnementaux. À titre d’exemple, comparé aux techniques d’usinage et de forgeage classiques, le waterbushing imprimé en 3D par Vallourec avait permis de réduire de 45% ses émissions de carbone par apport à l’original. L’impact de l’impression 3D sur la logistique, se traduit en effet par une nette réduction des émissions C02 induite par la diminution des transports et des stocks physiques et dormants.
Si le WAAM n’est pas la solution miracle, l’une de ses limites étant sa précision inférieure à celle des procédés sur lit de poudre, cette méthode permet en revanche de réaliser de plus grandes pièces avec un débit supérieur (jusqu’à 10kg de matière/h). L’autre avantage est que les fils métalliques sont beaucoup plus abordables que les poudres employées en frittage laser.
« Cette nouvelle unité a pour objectif d’apporter aux clients davantage d’agilité pour leur chaîne d’approvisionnement »
Naval Group et Vallourec ont profité de l’inauguration pour annoncer la signature d’un protocole d’accord (MoU) (crédits photo : Vallourec)
Pour Vallourec, cette unité de fabrication additive inaugure en tout cas la volonté de l’entreprise d’innover en fournissant à ses clients des solutions personnalisées qui peuvent être reproduites rapidement à la demande, tout en réduisant leurs coûts d’entreposage et se prémunir des risques de pénurie d’approvisionnement.
« Cette nouvelle unité a pour objectif d’apporter aux clients davantage d’agilité pour leur chaîne d’approvisionnement en fournissant un catalogue de pièces métalliques de grandes dimensions, produites en petites quantités, à la demande et près de leur lieu d’utilisation. » a déclaré Vallourec. « Cette méthode permet de réduire les délais d’approvisionnement et les stocks. Le dépôt couche à couche de métal contribue à la réalisation de pièces complexes et autorise une grande liberté de forme tout en limitant la quantité de matière utilisée et donc l’impact environnemental. Ces avantages bénéficient à des applications industrielles variées dans de nombreux marchés tels que l’énergie, les transports ou encore la défense. »
Afin d’accélérer l’usage de cette nouvelle méthode de production et de structurer l’écosystème, Naval Group et Vallourec ont profité de l’inauguration pour annoncer la signature d’un protocole d’accord (MoU), aboutissement d’une collaboration fructueuse entamée il y a deux ans. En effet, le WAAM pose encore quelques défis techniques dont on imagine que les deux partenaires vont s’employer à résoudre. L’analyse thermique de l’empilement des cordons, en fait partie, de même que les outils de contrôle des pièces en cours de production. Les singularités géométriques et thermiques de ce procédé nécessitent la mise en place d’outils de surveillance pour contrôler les possibles écarts.
Les ébauches rapides que permet de réaliser de WAAM, s’accompagnent par ailleurs d’états de surfaces qui nécessitent d’être repris par des opérations de finition par usinage. Le développement de systèmes hybrides couplant la fabrication additive et usinage fait partie des solutions pour résoudre cet aspect, en intervenant également entre chaque couche pour corriger les défauts.
- Plurial Novilia reçoit l’autorisation pour son projet d’immeuble imprimé en 3D en Champagne Ardenne - 13/09/2024
- Une acquisition donne naissance au plus grand fournisseur de fabrication additive métallique d’Amérique du Nord - 12/09/2024
- Desktop Metal qualifie un superalliage recyclé à base de nickel - 11/09/2024
