R&D de Timken : Faire progresser la fabrication additive

Souvent appelée impression 3D, la fabrication additive a été mise au point à l’origine pour accélérer le prototypage. Il s’agit désormais d’un procédé de production viable qui stimule l’innovation dans toutes les grandes industries. Les composants aérospatiaux fabriqués par fabrication additive permettent de concevoir des avions plus légers, plus efficaces et plus durables. En médecine, l’impression 3D crée des prothèses de genou personnalisées pour de meilleurs résultats pour les patients.

Les ingénieurs R&D de Timken mettent actuellement au point des procédés de fabrication additive qui peuvent aider les clients à répondre à des besoins techniques et commerciaux en constante évolution. L’objectif est d’améliorer l’efficacité de la fabrication et de raccourcir la chaîne d’approvisionnement tout en obtenant les performances souhaitées avec le produit.

« La fabrication additive donne une plus grande liberté de conception, facilite l’allègement et permet un cycle de production plus efficace, a déclaré Mangesh Pantawane, ingénieur principal en matériaux, dont le travail consiste à transformer la recherche théorique en solutions concrètes pour les clients. Elle est encore très récente. Les possibilités d’innovation sont nombreuses. »

Sankalp Kota et Mangesh Pantawane sont des résolveurs de problèmes de nouvelle génération qui font progresser la R&D de Timken dans les domaines de la science des matériaux, de la métallurgie et de la fabrication additive. Rencontrez d’autres membres de l’équipe Timken qui font progresser l’innovation, de l’ étude de la métallurgie pour améliorer les performances et la fabricabilité des produits à la conduite de recherches révolutionnaires sur les neutrons qui informent l’ensemble de la communauté scientifique.

Des procédés de nouvelle génération pour des solutions de niveau supérieur

Dans les installations de fabrication traditionnelles, des procédés tels que le meulage permettent de retirer des couches de matériaux d’une pièce afin de créer le produit final. La fabrication additive fait le contraire : une imprimante 3D construit progressivement des couches de matériau pour créer un produit.

Alors que la société investit depuis plusieurs années dans l’acquisition de connaissances fondamentales en matière de fabrication additive, une équipe d’experts en R&D de Timken étudie actuellement la manière dont les différentes techniques de fabrication additive peuvent élargir le choix des matériaux et des procédés pour une large gamme de roulements techniques et de solutions de mouvement industriel qui permettront d’obtenir la conception souhaitée à des coûts compétitifs.

Bien qu’il existe plusieurs techniques de fabrication additive, les efforts de l’équipe se concentrent sur deux d’entre elles. La première, la fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), utilise un laser pour faire fondre de la poudre métallique en couches afin de construire des pièces tridimensionnelles. La deuxième, le dépôt sous énergie concentrée (DED), dépose le métal en fusion, ce qui permet des constructions plus rapides.

Timken a utilisé ces deux techniques pour fabriquer des composants de roulements imprimés en 3D qui sont actuellement testés. Les résultats donneront des indications précieuses sur l’impact des éléments imprimés en 3D sur les performances des roulements.

« Jusqu’à présent, nos recherches ont permis d’identifier une qualité d’acier alternative viable qui permet l’impression 3D des composants, poursuit M. Pantawane. Ils présentent les mêmes propriétés mécaniques et améliorent considérablement l’efficacité de la chaîne d’approvisionnement. »

Une nouvelle frontière pour la conception de produits

Sankalp Kota, spécialiste des matériaux, estime que la résolution des problèmes des clients est au cœur de l’investissement de Timken dans la recherche sur la fabrication additive. Un des principaux objectifs de ce travail est de mettre au point des procédés qui permettent de faire progresser les tendances en matière d’allègement et de durabilité dans les transports, les appareils médicaux, les équipements industriels et les produits de consommation.

Par exemple, les composants aérospatiaux fabriqués selon des méthodes traditionnelles sont principalement fabriqués à partir de structures métalliques denses. La densité est le résultat des limites du procédé de fabrication dans la façon dont le matériau est enlevé et non pas parce qu’il est nécessaire pour supporter des charges.

L’impression 3D permet aux concepteurs de produits de commencer en pensant à la fabrication additive. Ils peuvent repenser la structure interne d’un composant en fonction des besoins de l’application plutôt que des limites de fabrication. À l’aide d’algorithmes informatiques, les ingénieurs peuvent déterminer la quantité de métal à ajouter, ainsi que la forme du produit, de manière à en garantir les performances.

« Maintenant, on vient de supprimer une partie importante du poids du composant d’origine, a déclaré M. Kota. Dans l’aviation, chaque gramme économisé se traduit par une réduction considérable des coûts d’exploitation d’un avion. De plus, il est construit en utilisant beaucoup moins de matériaux, ce qui favorise le développement durable. »

Connecter les clients à des solutions

La fabrication additive peut également permettre aux clients de se procurer plus facilement des solutions hautement essentielles, mais de faible volume, à partir du portefeuille plus large de Timken. Une grande partie du travail de l’équipe de R&D a consisté à explorer la possibilité d’appliquer l’impression 3D à des solutions de mouvement industriel essentielles telles que les vis à billes, les embouts de tiges et les chaînes industrielles.

« Certains clients peuvent commander un produit une fois par trimestre ou par an, mais il est toujours essentiel à leurs activités, explique M. Kota. L’impression 3D permet aux fournisseurs de produire beaucoup plus rapidement le nombre exact de composants nécessaires, sans avoir besoin de stocks ou d’outillage. »

Aujourd’hui, M. Kota et M. Pantawane continuent de travailler en collaboration avec d’autres services de Timken (R&D, fabrication et chaîne d’approvisionnement) afin de mettre au point des méthodes d’impression 3D entièrement nouvelles, propres à la fabrication de roulements. Le groupe étudie les possibilités de transposer les procédés traditionnels de traitement thermique dans l’environnement de la fabrication additive.

« Nous travaillons au développement d’une propriété intellectuelle exclusive de Timken, a déclaré M. Kota. Elle apportera des avantages concurrentiels à nos clients. »

L’innovation Timken centrée sur le client s’appuie sur des initiatives menées dans nos laboratoires Timken de R&D de classe mondiale. Découvrez l’investissement de l’entreprise dans des travaux techniques complets, allant de la modélisation et de la prévision des performances des produits au prototypage de nouvelles solutions de roulements techniques.

Published: 2025/06/17