Rapport annuel 2017

La fabrication de roues nouvelle génération

Sulzer s’est associée à un fabricant de compresseurs renommé afin de co-développer un processus de fabrication innovant pour ses roues fermées. Grâce à ce nouveau processus, Sulzer sera en mesure de proposer des pièces de très haute qualité avec des délais de production véritablement réduits. L’objectif ambitieux de ce projet est de fournir des roues fermées à nos clients en 48 heures seulement.

La roue est le composant rotatif d’une pompe. Elle permet de transmettre l’énergie du moteur au fluide, et d’accélérer le fluide afin d’accroître la pression. Contrairement à une roue ouverte, la roue fermée possède en plus une enveloppe à l’avant.

En raison de la géométrie unique des roues de pompes fermées, la seule manière de produire ces composants consistait jusqu’à présent à utiliser des technologies de moulage. Il existe cependant des risques de petits défauts internes et de surface, de qualité limitée des surfaces et de légères imprécisions géométriques. Or, ces problèmes affectent non seulement la performance globale de la pièce, mais déterminent également le niveau des traitements finaux (comme le traitement de surface et l’équilibrage).

L’un des autres facteurs est le délai de production relativement long pour obtenir une pièce finie, et ce en dépit de l’existence de technologies de moulage « rapide ».

Associer les technologies additives et soustractives

La solution pour produire des roues de manière bien plus rapide et efficace réside dans une technologie utilisée par Sulzer depuis des années : le dépôt de métal par laser (LMD). Le principe consiste à utiliser le LMD pour élaborer des géométries 3D successives, puis un fraisage à 5 axes classique pour obtenir une précision et des surfaces de qualité.

Ce processus hybride offre même des avantages supplémentaires par rapport au processus très connu de fusion sélective au laser (SLM), souvent désigné sous l’appellation « impression 3D métal », dans certaines industries, y compris le secteur des pompes. Le taux de dépôt est environ une valeur (5 à 15 fois) supérieure au SLM classique. Dans le même temps, la quantité de matériau supplémentaire d’un composant peut être considérablement réduite, maintenant ainsi des coûts de processus global raisonnables. De plus, il n’est pas nécessaire d’utiliser des structures de soutien pour les dépôts additifs. Le processus de fraisage à 5 axes à la pointe de la technologie parachève le travail avec une qualité de surface et une précision élevées. La fabrication hybride nous permet en outre d’accélérer nos cycles de développement de produits, car nous pouvons produire des prototypes et recueillir le retour des clients bien plus rapidement.

Des roues de pompe fermées en 48 heures

Pour améliorer le processus, tous les paramètres impliqués tels que la puissance laser, l’alimentation en poudre, la vitesse, la position focale, etc., doivent être optimisés. De plus, les outils logiciels de FAO (fabrication assistée par ordinateur) doivent être en mesure d’utiliser les capacités d’un processus de fabrication hybride comme celui-ci. La plupart des logiciels de FAO sont programmés pour réaliser des tâches de fabrication soustractive. Ce n’est que récemment que la génération additive consistant à poser plus qu’une simple couche de revêtement - notamment dans la manière dont le processus de LMD ajoute le matériau - est devenue une exigence.

C’est donc dans le but d’optimiser les paramètres et d’automatiser sa programmation de trajectoire d’outil que Sulzer s’est associée à un fabricant renommé de compresseurs. Grâce à l’engagement et l’expérience des deux sociétés, les équipes pensent être en mesure d’atteindre leur ambitieux objectif commun, à savoir fournir des roues fermées de qualité en 48 heures à leurs clients, dès le milieu de l’année 2018. Il s’agit d’une baisse radicale par rapport à la norme actuelle de 25 à 35 jours de production par le biais des méthodes de moulage classiques.

Le développement d’une roue fermée grâce à la fabrication hybride : (1) billette forgée ; (2) façonnage du cœur de la roue jusqu’à sa géométrie finale ; (3) roue terminée, réalisée avec un processus de fabrication additive et des étapes de fraisage finales.

Appliquer la fabrication hybride à d’autres pièces

La fabrication hybride n’est pas limitée aux roues ou à un matériau unique. De ce fait, les développements futurs auront pour objectif d’utiliser la fabrication hybride pour d’autres composants de pompe ou d’utiliser différents matériaux sur une seule pièce. L’application d’un revêtement résistant à l’usure par LMD au cours du processus de fabrication représente ainsi un exemple de l’utilisation de matériaux différents. Ce revêtement peut être appliqué dans la zone de la roue correspondante afin de remplacer une bague d’usure sur la pièce.


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