Simulation thermomécanique de vos procédés Laser : des pièces conformes dès la première fabrication
Déformations, contraintes résiduelles, trajectoires non optimales : anticipez tous ces risques par simulation avant de lancer la fabrication. IREPA LASER a développé des méthodes de simulation DED dans COMSOL Multiphysics.
Le problème que la simulation résout pour la fabrication additive DED
En fabrication additive DED, chaque pièce est le résultat d’une succession de dépôts de matière qui génèrent des cycles thermiques complexes. Ces cycles créent des gradients de température, des contraintes résiduelles et des déformations qui peuvent rendre la pièce non conforme à ses tolérances géométriques, même si le procédé semblait bien paramétré.
La méthode traditionnelle pour identifier et corriger ces problèmes est l’itération physique : fabriquer, mesurer, ajuster, recommencer. Sur des pièces coûteuses en alliages à haute valeur ajoutée (titane, Inconel), une itération peut coûter plusieurs milliers d’euros et prendre plusieurs semaines.
La simulation thermomécanique du procédé DED permet de réaliser ces itérations virtuellement, sur ordinateur, avant toute fabrication physique.
IREPA LASER a développé des modèles de simulation DED avancés sur COMSOL Multiphysics.
Le problème que la simulation résout en soudage laser
Simulation thermomécanique du soudage laser : maîtriser les températures et les déformations avant fabrication
Le problème que la simulation résout
Lors d’une opération de soudage laser, l’énergie est concentrée sur une zone très localisée et provoque des cycles rapides de chauffage et de refroidissement. Ces phénomènes génèrent de forts gradients de température susceptibles d’entraîner des déformations, des contraintes résiduelles ou une modification des propriétés de la pièce. Pour les applications exigeantes, notamment dans le secteur de la Défense, la maîtrise du champ de température pendant le soudage constitue un enjeu essentiel.
La simulation thermomécanique permet de reproduire virtuellement le procédé et de visualiser l’évolution des températures dans la pièce au cours du temps. Elle permet également d’anticiper les déformations et les contraintes générées par l’opération.
Plusieurs stratégies peuvent ainsi être comparées avant les premiers essais : ordre et trajectoire des cordons, puissance laser, vitesse de soudage, temps d’attente, bridage ou conditions de refroidissement. La simulation aide à sélectionner une stratégie de soudage adaptée, à limiter les essais physiques et à réduire les risques de non-conformité.
Le problème que la simulation résout en usinage laser
Simulation thermomécanique de l'usinage laser : augmenter la productivité tout en maîtrisant l’échauffement
Le problème que la simulation résout
En usinage laser, chaque impulsion apporte une quantité d’énergie très localisée à la surface du matériau. Lorsque les impulsions se répètent rapidement ou que les trajectoires se chevauchent, la chaleur peut s’accumuler dans la pièce. Un échauffement excessif risque alors d’altérer la précision d’usinage, d’augmenter la zone affectée thermiquement ou de dégrader la qualité de la surface.
La simulation thermique permet de visualiser l’évolution et la diffusion de la température pendant le procédé. Elle aide à comprendre l’influence de paramètres tels que l’énergie des impulsions, leur fréquence, la vitesse de déplacement, le recouvrement des trajectoires et les temps d’attente.
Différentes stratégies de balayage peuvent ainsi être évaluées virtuellement afin d’augmenter la cadence d’usinage tout en maintenant la température sous contrôle. La simulation contribue à trouver le meilleur compromis entre productivité, précision et qualité, tout en réduisant le nombre d’essais nécessaires à la mise au point du procédé.
Nos réalisations en simulation laser
Les secteurs que nous accompagnons
Nos procédés de soudage laser sont déployés dans les industries où la performance de l'assemblage n'est pas négociable : matériaux critiques, exigences de certification, contraintes de répétabilité.
Notre accompagnement en simulation DED
Nous proposons deux modes d’accompagnement selon votre niveau d’autonomie et vos ressources internes.
Mode prestation
Vous nous confiez la simulation de votre pièce. Nos experts réalisent la simulation thermomécanique sur COMSOL Multiphysics, identifient les risques et vous remettent un rapport avec les recommandations d’optimisation de la stratégie de fabrication.
Mode transfert
Nous vous accompagnons pour mettre en place les outils de simulation dans votre environnement et former vos équipes à leur utilisation. Vous devenez autonomes sur la simulation de vos propres pièces.
Prestations couvertes :
- Analyse de faisabilité et conseil sur votre pièce et votre matériau
- Simulation thermomécanique complète du procédé DED sur COMSOL Multiphysics : déformations, contraintes résiduelles, cycles thermiques, temps de refroidissement inter couche
- Optimisation des trajectoires et de la stratégie de fabrication par itérations virtuelles
- Réalisation d’essais physiques de réalisation des modèles
- Réalisation d’une application logicielle adaptée à vos besoins
- Formation de vos équipes à l’utilisation des outils de simulation
FAQ
C’est un outil qui reproduit virtuellement le processus DED pour prévoir les déformations, contraintes et performances des pièces avant leur fabrication. Nos modèles sont développés sur COMSOL Multiphysics.
Dérisque vos projets, maîtrise des dimensions, réduction des itérations physiques, amélioration de la qualité métallurgique.
Métaux et alliages DED, pièces de grande dimension ou géométrie complexe. Contactez-nous pour valider la faisabilité sur votre pièce spécifique.
