ADDITIVE4RAIL : UNE NOUVELLE ALLIANCE POUR PRODUIRE « À LA CARTE » LES PIÈCES DE MAINTENANCE DES TRAINS

SNCF, Centrale Nantes, VLM Robotics et 4D Pioneers lancent le consortium Additive4Rail avec le soutien des pouvoirs publics.

Machine de frabrcation additive de Central Nantes

L’objectif est d’accélérer l’industrialisation des technologies de fabrication additive afin d’optimiser la maintenance des trains et diminuer ses coûts grâce à des composants produits à la demande ou en petite série. Les quatre partenaires vont installer une chaîne de production à Saintes pour fabriquer et réparer des pièces métalliques et polymères, avec à l’horizon une mutation de la maintenance ferroviaire.

LA FABRICATION ADDITIVE, UN PROCÉDÉ PROMETTEUR POUR LE FERROVIAIRE
Equivalent industriel de l’impression 3D, la fabrication additive associe conception numérique et fabrication rapide de pièces mécaniques, par ajouts successifs de couches de matière.

Les atouts de ce procédé sont nombreux. Les délais de prototypage, d’outillage et d’approvisionnement sont largement réduits, ouvrant ainsi la porte à une meilleure disponibilité des trains pour l’exploitation. Une diminution des stocks des pièces de rechanges est également
possible, et donc des coûts qu’ils engendrent (la maintenance des trains compte en effet 150 000 références, dont de nombreuses petites séries).

La fabrication additive permet de réaliser certaines pièces qui ne sont plus fabriquées sur toute la durée d’exploitation des trains, qui peut atteindre une quarantaine d’années. Enfin, au-delà de la simple refabrication, la fabrication additive ouvre de nouvelles perspectives pour
améliorer les composants, les personnaliser et les rendre plus fiables, légers ou silencieux que les originaux.

LES MEMBRES DU CONSORTIUM
Additive4Rail est un projet collaboratif programmé sur 4 ans, associant développement et exploitation industrielle. Il associe quatre partenaires, dont les rôles et compétences sont complémentaires :

SNCF, exploitant et mainteneur ferroviaire d’envergure mondiale, pilote le consortium par ses cas d’usages qui portent sur l’utilisation, la production, la maintenance, la réparation et le recyclage des pièces de trains.

Centrale Nantes, établissement d’enseignement supérieur et de recherche de premier rang sur la scène internationale, apporte ses compétences scientifiques dans le domaine des matériaux et des procédés, notamment pour les simulations numériques, la conception et la réalisation des pièces de grandes dimensions pour la fabrication additive, ainsi que la génération et l’optimisation des trajectoires de production.

VLM Robotics, PME basée en Nouvelle Aquitaine, spécialiste du « manufacturing 4.0 » et fabricant de machines et de cellules agiles robotisées.

4D Pioneers, “Deeptech” basée en Hauts de France, développe des matériaux et des procédés industriels innovants dédiés à la fabrication additive de pièces fonctionnelles.

UN PROJET SOUTENU PAR LES POUVOIRS PUBLICS
Additive4Rail fait partie des 7 premiers lauréats de l’Appel à Manifestation d’Intérêt (AMI) lancé en 2021 par le Comité d’Orientation de la Recherche et de l’Innovation FERroviaires (CORIFER) pour améliorer la performance, l’exploitation et la maintenance des trains et du réseau ferré et sont soutenus via le Programme d’Investissements d’Avenir PIA4 et France 2030, piloté par le Secrétariat Général Pour l’Investissement et opéré par Bpifrance et l’ADEME. Tous participeront à l’augmentation de la qualité de service de la filière ferroviaire et de sa compétitivité.

Additive4Rail représente un investissement de 10,7 millions d’euros sur 4 ans, qui se répartit comme entre les membres du consortium :

•  SNCF : 4,8 M€
•  Centrale Nantes : 2,7 M€
•  VLM Robotics : 2,4 M€
•  4D Pioneers : 890 k€

LES AMBITIONS DU CONSORTIUM
Projet de Recherche & Développement, Additive4Rail vise à accélérer la mise en œuvre industrielle des procédés de fabrication additive pour la maintenance des trains. Les travaux porteront aussi bien sur les matériaux métalliques que sur les polymères.

Cela implique de lever certains « verrous » technologiques, comme les dimensions encore limitées des pièces pouvant être fabriquées avec les procédés actuels, le manque de matériaux polymères ignifugés certifiés ferroviaires, le coût de production de pièces finies encore trop élevé pour le marché ferroviaire, ou encore la disponibilité des fichiers 3D décrivant les composants.

Le consortium va également développer les compétences et les process nécessaires à la mise en œuvre de ces nouveaux procédés, sur les enjeux de certification qu’implique leur industrialisation et, bien sûr, sur un modèle économique permettant de diminuer les coûts.

Pour incarner ces ambitions, la SNCF et ses partenaires ont investi dans la création d’une chaine industrielle de 150 m2 à Saintes (Charente-Maritime), sur l’un des sites du Technicentre Industriel SNCF de Charente-Périgord. Dès le mois d’avril 2022, une équipe dédiée de trois personnes va y multiplier les tests sur les matériaux et les machines développées par 4DPioneers, VLM Robotics et l’Ecole Centrale de Nantes. Les procédés par “dépôt de filament thermoplastique” (Fused Deposition Modelling) et par "dépôt de fil métallique" (Wire Arc Additive Manufacturing) seront particulièrement étudiés pour fabriquer et certifier des pièces mécaniques qui seront montées sur des trains en
exploitation.

Le consortium va également réaliser des « démonstrateurs ferroviaires » qui seront des premières mondiales, à l’exemple d’un bogie de train qui pourrait être fabriqué à l’horizon 2026.

NOMBREUSES PERSPECTIVES
Additive4Rail va ainsi contribuer à l’accélération des usages de cette nouvelle technologie en France, en particulier pour la filière ferroviaire. Des thèses seront engagées, de nouvelles compétences vont apparaitre et des emplois seront créés. Les travaux du consortium pourront
également trouver des débouchés hors de l’hexagone, compte tenu de l’harmonisation européenne des normes de sécurité ferroviaire. Additive4Rail devrait contribuer à la création d’une véritable filière nationale de fabrication additive, notamment sur les pièces de moules, outillages et pièce de rechange. Les perspectives européennes sont importantes, comme l’atteste l’intérêt exprimé par des industriels (énergie, naval, défense, espace ...) lors de “Formnext”, le salon européen de la fabrication additive qui s’est tenu à
Francfort en novembre 2021

www.sncf.com

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