Tête de brûleur de nouvelle génération pour la production d'acier de SSAB

Delva et EOS ouvrent la voie à l'FA avec le cuivre

Dezember 01, 2025 | Temps de lecture : 5 min

La perfection est l'ennemie du bien : telle pourrait être la devise qui a présidé au développement d'un tout nouveau type de tête de brûleur pour les raboteuses à gaz de SSAB dans son usine sidérurgique en Finlande. Pour y parvenir, SSAB a contacté Markku Lindqvist, FA et directeur technique chez Delva Oy. La société de services technologiques Etteplan a été sollicitée pour aider à la simulation et à la conception de la tête de brûleur. La mission : dépasser l'ancienne conception des têtes de brûleur, augmenter le rendement et améliorer la qualité. Aujourd'hui, grâce à une étroite collaboration et aux caractéristiques uniques des composants en cuivre fabriqués par impression 3D, les résultats ont dépassé toutes les attentes.

Les défis de la production d'acier : Taux de production, qualité et durabilité

SSAB est une entreprise sidérurgique internationale spécialisée dans l'acier à haute résistance et les services associés. Sur le site de production de l'entreprise à Raahe, en Finlande, l'une des usines utilise des raboteuses à gaz pour lisser et éliminer les imperfections de surface des brames d'acier avant qu'elles ne soient transformées en tôles. Avec la configuration conventionnelle, la surface des brames était rugueuse et présentait de nombreuses rainures profondes. Afin d'améliorer la qualité des produits et de réduire les déchets, SSAB a cherché des moyens d'optimiser le processus de production.

"Lors de notre première discussion, SSAB nous a fait part de son souhait de développer un nouveau type de tête de brûleur. Elle devrait avoir un débit de gaz optimisé et permettre ainsi de meilleurs résultats en termes de qualité et de productivité"
Markku Lindqvist, directeur technique de la société finlandaise Delva Oy.

Au début du projet, il n'était pas encore clair comment les exigences pouvaient être satisfaites. C'est alors que Delva a contacté Etteplan pour l'aider à concevoir et à simuler le nouveau brûleur. Delva, Etteplan et SSAB se sont lancés dans une aventure FA passionnante. À l'époque, personne n'avait prévu que la durabilité ferait partie du jeu à bien des égards.

Forces conjointes pour l'FA cuivre : Quand renoncer n'est pas une option

En ce qui concerne la fabrication additive métallique en général, la fusion laser sur lit de poudre fonctionne avec une large gamme de matériaux et permet de produire des composants de précision dans des géométries complexes sans joints. " C'était également notre objectif pour l'application SSAB", explique M. Lindqvist. "Cependant, les premiers prototypes de tête de brûleur construits avec des alliages à base de nickel n'étaient pas en mesure de résister à l'environnement extrêmement hostile de l'application SSAB. Nous avons pensé que l'Inconel 718, un alliage haute température, serait un bon choix de matériau". Les premiers essais ont révélé que la tolérance aux températures élevées n'était pas le problème, mais que la principale propriété du matériau était la conductivité. C'est alors que la question s'est posée de savoir si l'utilisation de l'alliage de cuivre CuCrZr pouvait être la solution.

Le cuivre présente de nombreux avantages, tels que sa grande souplesse, sa malléabilité et sa conductivité thermique. Cependant, pendant longtemps, on n'a pas trouvé les bons procédés d'FA pour traiter le matériau et obtenir des résultats fiables et reproductibles. En 2024, EOS a mis au point un nouveau matériau en cuivre pur et a résolu des problèmes fondamentaux tels que la gestion thermique et la résolution des pièces à l'aide du système EOS M 290 1kW. " Pour les premiers essais, nous ne disposions pas encore de la machine tueuse d'EOS", explique Markku. "Nous avons donc travaillé en étroite collaboration avec EOS et nous avons rapidement réalisé que le cuivre FA était la réponse à toutes nos questions.

Dans le premier essai sur le cuivre, la partie supérieure de la tête du brûleur a été fabriquée en CuCrZr et les canaux plus petits ont été fabriqués en 316L. La "lèvre" de cuivre a été fabriquée directement sur le dessus du 316L fabriqué additivement. "Nous voulions nous assurer que les plus petits canaux de 0,7 mm restent ouverts et nous n'avions pas beaucoup d'expérience avec les matériaux en cuivre à ce moment-là". Quelques améliorations de la conception et des essais sur site plus tard, l'ensemble du composant a pu être fabriqué en cuivre, y compris les canaux de 0,7 mm avec une épaisseur de couche de 80 µm. "SSAB a fait preuve d'une grande ouverture d'esprit tout au long du projet et je suis très heureux que nous ayons réussi.

"Pour les premiers essais, nous ne disposions pas encore de la machine à tuer d'EOS. Nous avons donc travaillé en étroite collaboration avec EOS et nous avons rapidement réalisé que le cuivre FA était la réponse à toutes nos questions. SSAB a fait preuve d'une grande ouverture d'esprit tout au long du processus et je suis très heureux que nous ayons réussi"
Markku Lindqvist, directeur technique de la société finlandaise Delva Oy.

Des avantages à tous les niveaux : Plus qu'une nouvelle tête de brûleur

Entre-temps, Delva a investi dans une machine AMCM M 290-2 1kW avec deux lasers de 1 kW et a commencé la production. En outre, Delva a conçu et optimisé la tuyauterie menant à la tête du brûleur. La fabrication additive et l'impression hybride ont joué un rôle clé. Aujourd'hui, 14 brûleurs en cuivre imprimés fonctionnent côte à côte dans le planificateur de gaz de SSAB. L'un des avantages les plus évidents est la surface lisse des billettes d'acier produites avec la nouvelle installation, qui entraîne également un meilleur rendement. Ces deux avantages sont liés à l'amélioration du flux de gaz obtenue grâce à la géométrie complexe des canaux. "De plus, avec 6,7 kg, nos brûleurs sont plus légers que les anciens modèles de 12,9 kg", explique Markku. "L'ensemble du système fonctionne avec moins de vibrations - il s'agit d'un assemblage lourd qui pèse des tonnes. Moins de vibrations signifie donc moins de fatigue pour la machine, ce qui se traduit par une durabilité accrue." En outre, les brûleurs durent beaucoup plus longtemps sans aucun entretien.

En rendant le processus plus efficace, les émissions de CO₂ seront également réduites. Les estimations vont de 14 000 à 30 000 tonnes par an et seront vérifiées au cours des prochains mois. Économiser jusqu'à 30 000 tonnes de CO₂ équivaut à éliminer l'empreinte carbone annuelle d'une petite ville entière - à peu près de la taille de Saint-Moritz en Suisse. "D'un autre point de vue, les économies peuvent atteindre 5 millions d'euros par an, ce qui en fait une véritable histoire de développement durable", ajoute Markku. Les nouvelles têtes de brûleur étant imprimées en une seule pièce, les efforts de maintenance entraînant des temps d'arrêt dus à des fuites sont également éliminés. "L'allongement de la durée de vie est une amélioration appréciable. Nous n'avons pas besoin d'effectuer des travaux de maintenance sur la machine et la production peut être maintenue", commente le personnel de maintenance de SSAB. Un dernier avantage mentionné par Markku Lindqvist est le court délai de livraison de deux semaines, contre deux mois pour la tête de brûleur conventionnelle, à un prix de composant comparable à celui de la tête de brûleur conventionnelle.

Regard sur le passé et sur l'avenir : Prêt pour les prochains projets

"Le voyage a été long", résume Markku Lindqvist. "Mais la recette du succès réside dans le fait que nous avons pu identifier le problème à chaque étape et le résoudre pour passer à l'étape suivante - grâce à une très bonne et très étroite coopération avec SSAB et Etteplan. Le produit final fait encore l'objet des derniers petits ajustements afin d'en tirer le meilleur parti possible ; les itérations précédentes sont encore en train de travailler dur en ce moment même. Delva a apprivoisé la bête de cuivre FA , ce qui ouvre la porte à d'autres projets. "Le cuivre se comporte tellement différemment - voyons ce que nous pourrons en tirer à l'avenir avec tout le savoir-faire que nous avons acquis. L'une des applications les plus intéressantes sera le développement d'échangeurs de chaleur, bénéficiant d'une liberté totale de géométrie et d'un équilibre parfait entre conductivité maximale et productivité.

En savoir plus sur Delva et ses partenaires industriels :

Partenaires d'EOS Manufacturing: EOS Manufacturing Partners pour l'impression 3D
Delva : https://delva.fi/en/

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