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 productivité multipliée par six, des coûts de production réduits de moitié, une consommation d'énergie et un gaspillage de matériaux considérablement diminués, une qualité des composants améliorée : le projet de recherche InShaPe, financé par l'UE, a publié des chiffres impressionnants. Au cours des trois dernières années, le consortium a mis au point une nouvelle approche d'optimisation des processus qui combine la mise en forme du faisceau basée sur l'IA et l'imagerie multispectrale (MSI) dans le processus de fabrication additive par fusion de métaux sur lit de poudre à base de laser (PBF-LB/M). L'objectif du projet était d'améliorer de manière significative l'efficacité, la faisabilité économique et la durabilité de ce processus de fabrication. Les partenaires du projet ont testé avec succès ces innovations dans cinq démonstrateurs industriels complexes dans l'industrie aérospatiale, le secteur de l'énergie et l'ingénierie 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 de huit pays. Financé par l'Union européenne, InShaPe a reçu 7,2 millions d'euros du programme-cadre Horizon Europe.

La méthode de fabrication additiveFA connue sous le nom de fusion de métaux sur lit de poudre à base de laser est désormais une technologie de base pour la production de pièces métalliques complexes. Cependant, les profils rigides des faisceaux laser et une surveillance insuffisante du processus créent souvent des problèmes pendant le processus de fusion, ce qui peut entraîner des défauts de matériau et interrompre la production. Il en résulte des pertes et une augmentation de la consommation d'énergie, ce qui fait grimper les coûts de production et ralentit le processus de production. Le consortium à l'origine du projet européen InShaPe a relevé ces défis et a étudié une nouvelle approche combinant la mise en forme du faisceau 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'innovation en matière de mise en forme du faisceau et d'imagerie multispectrale (MSI) dans cinq applications industrielles : une roue pour l'aérospatiale (Inconel 718), une pièce de turbine à gaz industrielle (Inconel 718), une partie d'une chambre de combustion utilisée dans l'espace (CuCrNb), une culasse de moteur de tronçonneuse (AlSi10Mg) et des composants d'antennes de satellite 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

Mise en forme du faisceau basée sur l'IA en combinaison avec l'imagerie multispectrale

Les technologies intelligentes de mise en forme du faisceau et d'imagerie multispectrale fonctionnent en étroite harmonie 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 permet d'améliorer la qualité du composant et d'accélérer le traitement, en évitant les problèmes tels que les fissures, les éclaboussures et les condensats qui, autrement, nécessiteraient des travaux de reprise et/ou créeraient des déchets. Les chercheurs de l'InShaPe ont constaté qu'un profil de faisceau en forme d'anneau, associé à des stratégies de balayage optimisées, fonctionne particulièrement bien pour une gamme variée d'applications. Plutôt que d'utiliser un faisceau gaussien, ils ont modulé le faisceau pour répartir son intensité dans un profil en forme d'anneau afin de 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 étape importante sur la voie de la production industrielle en série avec le PBF-LB/M. La combinaison de la mise en forme intelligente du faisceau et du contrôle du processus MSI permet d'obtenir une fusion plus stable, réduisant ainsi une source de défauts et garantissant une utilisation ciblée et moins gourmande en ressources de l'énergie. Il est ainsi possible de produire des pièces métalliques complexes plus rapidement, à moindre coût et de manière plus durable, tout en améliorant la qualité et en augmentant considérablement la productivité. InShaPe ouvre ainsi la voie à une introduction industrielle plus rapide de la mise en forme des faisceaux basée sur l'IA et du contrôle des processus MSI, renforçant ainsi le progrès technologique dans la FA, en particulier pour les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et de l'automobile. "L'intérêt académique et industriel pour notre travail est très élevé. Nous sommes ravis que cette technologie soit bientôt utilisée dans des systèmes industriels et qu'elle permette des avancées dans le contrôle des processus, l'assurance qualité et les capacités d'application dans toute une série de secteurs", a commenté le coordinateur d'InShaPe, le professeur Katrin Wudy, de l'école d'ingénierie et de conception 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 (Grant Agreement no. 101058523) - Green Additive Manufacturing through innovative beam shaping and process monitoring
Durée : 06/2022 - 05/2025
Coordination : Université technique de Munich, Allemagne
Partenaires du projet :
AeniumEngineering, Espagne
AMEXCI, Suède
Bavarian Research Alliance GmbH, Allemagne
BEAMIT Group, Italie
Université technologique d'Eindhoven, Pays-Bas
EOSEOS GmbH Electro Optical Systems, Allemagne
IMT, Institute of Metals and Technology, Slovénie
Oerlikon FA Europe GmbH, Allemagne
SILIOS Technologies, France
Technion - Israel Institute of Technology, 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

 

EOS fournit des solutions de fabrication responsable par le biais de technologies d'impression 3D industrielles à des organisations du monde entier. Depuis 1989, EOS façonne l'avenir de la fabrication en permettant à ses clients d'innover et de se différencier grâce à des conseils d'experts, des technologies et des services, en tirant parti de ses partenariats industriels de bout en bout dans le domaine de la fabrication additive (FA). De la stratégie à la production en passant par la formation, EOS est le premier partenaire mondial pour les solutions en métal et en polymère FA , accélérant la mise sur le marché pour ses clients grâce à une efficacité de production de haute qualité et à des solutions durables.

Matériel graphique : Centre de presse EOS

Contact EOS :
Jenna Phillips
Spécialiste de la communication marketing
+1 248.231.8089
Jenna.Phillips@eos-na.com