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SOUDAGE FSW SUR MOCN
Souder de l'aluminium par friction malaxage sur une machine-outil
Aussi appelé FSW (Friction Stir Welding), le soudage par friction malaxage permet d'assembler des pièces d'aluminium grâce à un pion rotatif capable de porter le matériau à l'état pâteux. Cette technique préserve les propriétés métallurgiques de l'aluminium, mais elle requiert des machines coûteuses. Centre de R&D et laboratoire de recherche travaillant pour l'industrie, l'Institut Maupertuis et l'École normale supérieure de Rennes ont conçu une tête FSW utilisable directement sur une simple machine-outil à commande numérique ; Startup innovante, STIRWELD a développé et propose la version industrielle de cette tête FSW, La Blue Box.

 

Apprécié pour sa légèreté, l'aluminium séduit de plus en plus l'industrie, même si le matériau se prête très mal au soudage. Souvent, les constructeurs doivent donc recourir au rivetage, au vissage, au collage, au moulage ou à l'usinage dans la masse. Le soudage par friction malaxage vient révolutionner le secteur. La méthode permet de porter le matériau à 400 degrés, soit 80% de sa température de fusion. De quoi souder parfaitement, mais sans altérer les propriétés métallurgiques par un excès de chaleur.

 

Cette technologie effectue ses premiers pas en France. Cependant les solutions actuelles reposent sur des machines ou des robots spécialisés couteux, dissuasif pour des PME ou des constructeurs effectuant de la petite série.

 

L'Institut Maupertuis et l'École normale supérieure de Rennes ont mis au point un procédé unique qui va permettre d'utiliser une tête de soudage FSW conçue spécialement pour les machines-outils à commande numérique (MOCN) comme on en trouve dans tous les ateliers d'usinage.

 

Baptisée Blue Box, la version industrielle de cette tête abaisse drastiquement le ticket d'entrée pour mettre en œuvre la technologie FSW. Elle est vendue par StirWeld, une startup indépendante, à proximité de l'Institut Maupertuis et de l’ENS Rennes, créée pour assurer le développement, la commercialisation et le suivi de ce matériel. La Blue Box intègre quatre fonctions clés : contrôle de force (pour exercer une pression régulière sur les pièces), refroidissement de l'outil, protection des roulements de la machine-outil et contrôle procédé (un indicateur confirme à l'opérateur que la soudure est bonne). La reconfiguration de la machine-outil pour de l'usinage se fait en 15 minutes. 

 

Cette technologie permet de souder tous les aluminiums, y compris les séries 2000 et 7000 utilisées en aéronautique. Elle se prête aussi au soudage cuivre sur cuivre, bronze sur bronze, cuivre sur aluminium et aluminium sur acier.

 

L'aluminium soudé en FSW conserve des propriétés proches du matériau d'origine. L'assemblage offre donc une grande résistance en fatigue. La soudure échappe aux micro-fissures mais aussi aux bulles d'air, ce qui lui confère une complète étanchéité à l'eau, à l'air et à l'acide. Cette caractéristique présente un énorme avantage, par exemple, pour les plaques de refroidissement à circulation liquide. Habituellement, la fabrication de ces pièces entraîne un taux de rebut très élevé ou le recours au brasage sous vide, une technique très coûteuse.

  

Dans certains secteurs, le soudage par friction malaxage commence à remplacer le rivetage. À la clé : un gain de poids et une simplification du process industriel. Le procédé permet aussi d'assembler des pièces aux formes complexes sans avoir à les tailler dans un bloc massif. L'épaisseur des pièces peut aller de 0,8 mm à 15 mm. La vitesse de soudage est d'environ un mètre/minute. Enfin, le FSW utilise très peu de consommable : le pion rotatif ne coûte qu'une centaine d'euros et permet de souder 1500 mètres.

 

La tête de soudage Blue Box est déjà déployée en production chez plusieurs sous-traitants de l'aéronautique et de l'automobile. L'Institut Maupertuis et l’ENS Rennes fournissent l'accompagnement en R&D : études de faisabilité, tests de qualité, études de productivité...

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À propos de l'Institut Maupertuis  

Créé en 2003, près de Rennes, l'Institut Maupertuis est un Centre de Ressources Technologiques (CRT) en productique et mécatronique. Il développe des process industriels novateurs puis en assure le transfert aux entreprises par de la diffusion technologique, du conseil, des études techniques et des actions de prototypage. Il travaille pour de grands groupes et des PME du secteur automobile, de l'aéronautique, de la construction navale... Son expertise porte sur le traitement des matériaux et la robotique industrielle : soudage laser, soudage par friction malaxage, traitement de surface par laser, fabrication additive par laser, vision 3D, génération automatique de trajectoires, RFID...

 

 


À propos de L’ENS Rennes  

En s'appuyant sur une formation par la recherche et le partage des savoirs, l'École normale supérieure de Rennes (ENS Rennes) a de grandes ambitions, tout en restant fidèle à ses traditions. L’ENS Rennes développe, au niveau de ses activités d’enseignement, de recherche et de valorisation, une expérience et un savoir-faire, de la conception à la fabrication, notamment autour des technologies de fabrication (usinage, fabrication additive, FSW).

 

L’ENS Rennes a investi, depuis sa création en 1994, sur les procédés de fabrication en émergence et les technologies de pointe associées. Ont ainsi été créés le « centre de prototypage rapide » et le GIS « Bretagne UGV ». Ces deux structures ont été soutenues au cours des deux derniers CPER. Elles ont pour vocation d’affirmer les missions de valorisation et de transfert de technologies dans le domaine de la productique à l’ENS Rennes. Ces missions de valorisation et de transfert se ressourcent grâce aux activités de recherche développées dans ces domaines par les enseignants-chercheurs de l’ENS Rennes ainsi qu’historiquement avec le GeM de Nantes.

 

 


À propos de StirWeld  

Créée en 2017, StirWeld développe, commercialise et installe des têtes FSW sur machines-outils à commande numérique. Elle fournit également des pions standards ou sur mesure. Ses clients évoluent dans l'aéronautique, le spatial et l'automobile.

http://stirweld.com