Le projet européen InShaPe stimule la fabrication additive métallique grâce à une percée en matière d'efficacité, d'accessibilité financière et de durabilité

____ KRAILLING, ALLEMAGNE, 24 JUILLET 2025

 

Une multiplication par six de la productivité, des coûts de production divisés par deux, une réduction significative de la consommation d’énergie et du gaspillage de matériaux, ainsi qu’une amélioration de la qualité des composants : le projet de recherche InShaPe, financé par l’UE, a publié des chiffres impressionnants. Au cours des trois dernières années, le consortium a développé une nouvelle approche d’optimisation des procédés qui combine l’ beam shaping e basée sur l’IA avec l’imagerie multispectrale (MSI) dans le cadre du procédé de fabrication additive par fusion sur lit de poudre à laser (PBF-LB/M). L’objectif du projet était d’améliorer considérablement l’efficacité, la viabilité économique et la durabilité de ce procédé de fabrication. Les partenaires du projet ont testé avec succès ces innovations dans le cadre de cinq démonstrateurs industriels complexes dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie et de la construction mécanique. La chaire de fabrication additive par laser de l’Université technique de Munich (TUM) a coordonné le projet, en collaboration avec dix autres partenaires issus de huit pays. Financé par l’Union européenne, le projet InShaPe a reçu 7,2 millions d’euros au titre du programme-cadre « Horizon Europe ».

La méthode de fabrication additive (FA) connue sous le nom de « fusion de métaux par lit de poudre au laser » est aujourd’hui une technologie clé pour la production de pièces métalliques complexes. Cependant, la rigidité des profils du faisceau laser et un suivi insuffisant du processus entraînent souvent des problèmes lors de la fusion, pouvant causer des défauts dans le matériau et interrompre la production. Cela se traduit par du gaspillage et une consommation d’énergie accrue, ce qui fait grimper les coûts de production et ralentit le processus de fabrication. Le consortium à l’origine du projet européen InShaPe s’est attaqué à ces défis et a mis au point une nouvelle approche combinant l’ beam shaping e basée sur l’IA et l’imagerie multispectrale.

Une productivité multipliée par six : le nouveau processus de fabrication excelle dans la pratique

Les partenaires du projet InShaPe ont apporté des améliorations significatives à la productivité du procédé PBF-LB/M. Dans une série d'applications industrielles, ils ont obtenu des gains de productivité de plus de 600 % (6,2 x). Dans une série d'applications industrielles, ils ont obtenu des gains de productivité de plus de 600 % (6,2 x), y compris des taux de fabrication allant jusqu'à 93,3 cm³/h dans des composants utilisant de l'Inconel 7181. La vitesse de fabrication initiale était de 15 cm³/h. Dans le même temps, le consortium a réduit les coûts de 50 %, atteignant ainsi un objectif important du projet.

Les partenaires du projet ont démontré l'beam shaping ité et l'innovation de l'imagerie multispectrale (MSI) dans cinq applications industrielles : une roue de turbine pour l'aérospatiale (Inconel 718), une pièce de turbine à gaz industrielle (Inconel 718), une partie d'une chambre de combustion utilisée dans le domaine spatial (CuCrNb), une culasse de moteur de tronçonneuse (AlSi10Mg) et des composants d'antennes de satellites utilisés dans les communications spatiales.

 

1 L'inconel 718 est un superalliage à base de nickel et de chrome qui se caractérise par une grande solidité et une résistance à la corrosion et à la chaleur. Il est fréquemment utilisé pour les composants exposés à des températures et des pressions élevées ou à des environnements corrosifs, comme ceux que l'on trouve dans les applications aérospatiales.

 

Démonstrateur InShaPe (matériel : IN718) © Frederik Watzka

beam shaping s basées sur l'IA associées à l'imagerie multispectrale

Les technologies d’ beam shaping e intelligente et d’imagerie multispectrale fonctionnent en étroite synergie pour améliorer considérablement le processus d’ FA . Le profil du faisceau laser est adapté spécifiquement au composant, à sa géométrie et à son matériau. Cela améliore la qualité du composant et accélère le traitement, tout en évitant des problèmes tels que les fissures, les projections et les condensats qui, sans cela, entraîneraient des retouches et/ou généreraient des déchets. Les chercheurs d’InShaPe ont constaté qu’un profil de faisceau en forme d’anneau – associé à des stratégies de balayage optimisées – fonctionne particulièrement bien pour un large éventail d’applications. Plutôt que d’utiliser un faisceau gaussien, ils ont modulé le faisceau afin de répartir son intensité selon un profil en forme d’anneau pour générer le bain de fusion. Cela permet d’obtenir une zone de fusion plus stable et un traitement plus homogène du matériau.

Parallèlement, le nouveau système d'imagerie multispectrale capture des signaux dans différentes gammes de longueurs d'onde et surveille le processus PBF-LB/M en temps réel. Ainsi, les changements thermiques dans le bain de fusion peuvent être détectés à un stade précoce. Les données enregistrées sont directement intégrées dans la gestion du processus. Les défauts qui, auparavant, interrompaient la production ou nécessitaient de retravailler les pièces peuvent désormais être corrigés, ce qui permet au processus de se poursuivre sans retards majeurs.

Turbine à gaz industrielle pour le secteur de l'énergie (matériau : IN718) © Frederik Watzka

Introduction industrielle pionnière pour la production en série

En résumé, cette approche innovante constitue une avancée majeure vers la production industrielle en série avec la technologie PBF-LB/M. L’association d’une « beam shaping » intelligente et du contrôle de processus MSI permet d’obtenir une masse fondue plus stable, ce qui réduit une source de défauts et garantit une utilisation ciblée de l’énergie, moins gourmande en ressources. En conséquence, des pièces métalliques complexes peuvent être produites plus rapidement, à moindre coût et de manière plus durable, tandis que la qualité s’améliore et que la productivité augmente considérablement. InShaPe ouvre ainsi la voie à une adoption industrielle plus rapide de l’ beam shaping , basée sur l’IA, et du contrôle de processus MSI, renforçant ainsi le progrès technologique dans le domaine de l’ FA, en particulier pour les secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie et de l’automobile. « L’intérêt des milieux universitaires et industriels pour nos travaux est très vif. Nous sommes ravis que cette technologie soit bientôt utilisée dans des systèmes industriels et qu’elle stimule les avancées en matière de contrôle des processus, d’assurance qualité et de capacités d’application dans toute une série de secteurs », a commenté la coordinatrice d’InShaPe, la professeure Katrin Wudy, de l’École d’ingénierie et de design de l’Université technique de Munich.

Dispositifs de combustion pour applications spatiales (matériau : CuCrNb) © Frederik Watzka

À propos du projet européen InShaPe

Financé par l'Union européenne, le projet InShaPe a été lancé en juin 2022. À la fin du mois de mai 2025, il avait reçu un financement de 7,2 millions d'euros d'Horizon Europe, le programme-cadre de l'UE pour la recherche et l'innovation. L'objectif du projet était d'améliorer l'efficacité, la faisabilité économique et la durabilité de la fusion de métaux en lit de poudre par laser et d'en faire une technologie de production commercialement répandue. Le projet a été mené par l'Université technique de Munich avec dix autres partenaires d'Allemagne, de France, d'Israël, d'Italie, des Pays-Bas, de Suède, de Slovénie et d'Espagne. Le projet a été géré par le professeur Katrin Wudy, responsable de la chaire de fabrication additive par laser à l'université technique de Munich.

Roue pour applications spatiales (matériau : IN718) © Frederik Watzka

Téléchargements

Profil de l'InShaPe

 

Nom du projet : InShaPe (Convention de subvention n° 101058523) – Fabrication additive respectueuse de l’environnement grâce à des « beam shaping » innovantes et à la surveillance des processus
Durée : juin 2022 – mai 2025
Coordination : Université technique de Munich, Allemagne
Partenaires du projet :
Aenium Engineering, Espagne
AMEXCI, Suède
Bavarian Research Alliance GmbH, Allemagne
Groupe BEAMIT, Italie
Université technique d’Eindhoven, Pays-Bas
EOS GmbH Electro Optical Systems,Allemagne
IMT, Institut des métaux et de la technologie, Slovénie
Oerlikon FA Europe GmbH, Allemagne
SILIOS Technologies, France
Technion – Institut israélien de technologie, Israël

Coordinateur du projet : Prof. Dr-Ing. Katrin Wudy, Université technique de Munich
Programme : Horizon Europe
Montant total du financement : 7,2 millions d'euros
Financement : Union européenne

Ce projet a été financé par le programme de recherche et d'innovation Horizon Europe de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 101058523. Les points de vue et les opinions exprimés sont toutefois ceux des auteurs et ne reflètent pas nécessairement ceux de l'Union européenne. Ni l'Union européenne ni l'autorité de subvention ne peuvent en être tenues pour responsables.

Contact presse :
Coordinateur du projet :
Prof. Dr.-Ing. Katrin Wudy
TUM School of Engineering and Design
Professorship of Laser-based Additive Manufacturing
Technical University of Munich
Tel : +49 (89) 289 - 55320
E-mail : katrin.wudy@tum.de
www.mec.ed.tum.de/en/lbam/home/

À propos d'EOS

 

Depuis plus de 35 ans, EOS est à l’avant-garde de la fabrication additive industrielle. L’entreprise accompagne les organisations du monde entier dans leur transformation industrielle en proposant des solutions d’impression 3D innovantes, performantes et durables. Grâce à une approche intégrée combinant conseil, technologies, matériaux, services et formation, EOS permet à ses clients d’accélérer l’innovation, d’optimiser leurs processus de production et de réduire leur impact environnemental. Leader mondial des solutions de fabrication additive pour les métaux et les polymères, EOS s’appuie sur un vaste réseau de partenaires industriels pour accompagner le développement d’une industrie plus efficace, flexible et responsable.

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