Dans l’expertise Pa12, Materials and additive manufacturing (MadMan), il s’agit de former les étudiants du Programme Grande Ecole aux technologies de fabrication additive en leur enseignant les savoirs fondamentaux à leur règle de conception ainsi que les approches numériques associées. Présentation d’un procédé en pleine évolution qui permet un prototypage flexible et rapide ainsi qu’un produit personnalisé.
Des prototypes en lien avec l’industrie
L’impression 3 D ou fabrication additive est un procédé relativement récent qui permet, par addition successive couche par couche de la matière, de fabriquer des pièces de géométrie complexe pouvant être allégées. Différentes technologies existent et sont adaptées à une gamme de matériaux très étendue (métal, polymère, cire, céramique, plâtre…). « Ces procédés sont très intéressants pour la conception et la réalisation de prototypes et pénètrent de plus en plus le tissu industriel (aéronautique, automobile, santé...) afin de réaliser des pièces complexes, sur mesure ou qui ne peuvent plus être fabriquées autrement, notamment grâce à la rétro-ingénierie. » indique Sébastien Roland, responsable de l’expertise et enseignant-chercheur au Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM).
L’expertise Materials and Additive Manufacturing (MadMan) s’adresse à un public restreint d’étudiants dont le semestre est réalisé en décalé (de février à fin juin). Son objectif est d’exposer les technologies de fabrication additive associées à des matériaux comportant chacun des techniques spécifiques.
Dans cette expertise, les modules d’enseignement sont organisés de telle façon que toute la chaîne numérique associée à la fabrication additive est abordée. Par exemple, cela va de la conception surfacique ou de forme libre, en passant par la rétro-conception et l’optimisation topologique, jusqu’à la reconstruction de surface et du calcul de distorsions. Les industriels s’orientent dorénavant vers l’automatisation du procédé, challenge qui permettrait d’améliorer son industrialisation.
Des projets innovants sur plusieurs fronts
L’année dernière, les étudiants de cette expertise ont étudié la conception d’un pont optimisé topologiquement. Le défi proposé aux étudiants était d’arriver à maximiser la rigidité d’un pont avec le moins de matière possible. Les réalisations imprimées sur les imprimantes de l’école sont testées sur des machines d’essais mécaniques permettant d’évaluer leur résistance au poids.
Des étudiants d’Arts et Métiers ont également participé à un concours international organisé par le NIIAM (National Institute of Innovation of Additive Manufacturing basé en Chine à Xian) dont le thème était le « green life ». Ils y ont présenté la réalisation d’un pot innovant intégrant du compost. Grâce à leur idée et à leur réalisation visiblement appréciée par le jury, ils sont arrivés 2ème du concours.
Témoignage d’anciens élèves de l’expertise
Antoine Raffray (Cl.218)
- Qu’avez-vous apprécié le plus dans cette expertise ?
J’ai beaucoup aimé la façon dont était abordée cette expertise. Nous avons eu des cours théoriques permettant d’acquérir des connaissances nécessaires à la bonne compréhension de la fabrication additive. Nous avions aussi régulièrement des Travaux Pratiques nous permettant de mettre en pratiques les notions étudiées en cours.
- Quel projet avez-vous préféré ?
J’ai préféré le projet sur l’optimisation topologique d’un pont. Le but était de construire un pont qui devait être à la fois :
- le plus résistant possible (par essai de compression) ;
- le + léger possible (par pesage du pont) ;
- le plus esthétique possible (par vote de préférence selon 10 personnes choisies au hasard).
Ce projet m’a intéressé car la problématique m’a semblé très amusante mais aussi car il nous a permis d’imprimer réellement chacun notre propre produit physique. Il nous a permis de mener un projet depuis sa création jusqu’à sa réalisation.
- Dans quelle mesure la fabrication additive étudiée dans ce cursus vous est utile dans votre carrière professionnelle ?
Actuellement étudiant du Master X-HEC Entrepreneurs, j’ai pour ambition à terme de créer mon entreprise.
Encore en réflexion sur le secteur de cette entreprise, je suis particulièrement intéressé par les secteurs de la santé, l’énergie et l’économie circulaire.
Si je m’oriente vers la santé, la fabrication additive pourra tout particulièrement m’être utile car ce procédé de fabrication permet de concevoir rapidement des produits innovants avec des formes complexes.
Je pense par exemple à la start-up Bone 3D, créée par un ingénieur des Arts et Métiers, qui utilise la fabrication additive pour fabriquer des dispositifs médicaux et des simulateurs chirurgicaux pour la formation des professionnels de santé.
Armand Kail (Ch.218)
Qu’avez-vous apprécié le plus dans cette expertise ?
La dynamique de groupe était pour moi le point remarquable de ce semestre. Dans cette expertise, réunis autour d'une famille émergeante de procédés, nous étions un nombre assez restreint d'étudiants encadrés par des professeurs enthousiastes. Cela a créé un mouvement encourageant la coopération autour de projets dans une atmosphère plaisante pour tout le monde.
Quel projet avez-vous préféré ?
La conception d'une maquette de pont où il s'agissait d'allier CAO, connaissances du process et module d'optimisation topologique d'Abaqus m’a le plus marqué. Il s’agissait d’imprimer un pont devant maximiser le rapport entre sa résistance à un test de flexion par rapport à son poids. Les aspects design et la documentation, ont fait de ce projet une synthèse assez complète des attendus en conception et prototypage en manufacture additive. Le défi lancé était passionnant. De plus, se retrouver tous pour passer nos ponts à la presse en anticipant et analysant leur rupture était un beau final : la passerelle rompue que j’ai réalisée à cette occasion est toujours sur mon bureau !
Dans quelle mesure la fabrication additive étudiée dans ce cursus vous sera utile dans votre carrière professionnelle ?
Selon moi, les principaux aspects que l'expertise développe se trouvent dans l’articulation de la conception et des procédés. Pour la conception, cela se fait au travers de cours sur la créativité et les méthodes de prototypage. Avec les cours avancés de CAO et de calculs, on acquiert une bonne base pour un bureau d'étude. Evidemment une fois l'objet imaginé, il faut le produire. Par ailleurs, le projet d’expertise apporte une réelle maitrise des procédés, des matériaux polymères ainsi que des contraintes et de la qualité en impression 3D. De façon générale, cette expertise fournit les connaissances et les compétences nécessaire un ingénieur industriel (surtout s’il souhaite travailler dans une PME).
Plus d’informations :
Materials and additive manufacturing (MadMan) | Arts et métiers (artsetmetiers.fr)
