Kimya PEKK-SC : la solution retenue par ALSTOM Italie

Le challenge d’ALSTOM Italie

L’équipe ALSTOM Italie est bloquée dans sa production. ll manque une clavette en PEEK pour finaliser la fabrication d’un moteur de train électrique rotatif, à aimant permanent. Une rupture de fourniture de matière première plastique a provoqué un rallongement des délais de livraison, incompatible avec le planning de livraison des trains prévu par ALSTOM pour son client. Le défi est posé : comment produire cette pièce manquante à temps pour éviter un retard de livraison de la commande d’ALSTOM et les lourdes conséquences économiques qui en découleraient ?
La solution est alors de trouver rapidement un autre matériau alternatif, capable de répondre à toutes les caractéristiques imposées par le fonctionnement et l’environnement de la pièce, une fois intégrée dans le moteur. Les contraintes sont multiples. D’une part, la pièce a vocation à être placée dans un retord et doit montrer une solidité suffisante pour supporter des contraintes de cisaillement. D’autre part, elle doit aussi respecter des contraintes fortes au niveau dimensionnel, impliquant une excellente maîtrise du process pour pouvoir anticiper le phénomène de retrait qui se produit lors de l’étape de cristallisation pour éviter toute déformation. Enfin, elle doit supporter une mise en température de travail supérieure à 200°C.

A chaque problème sa solution

Lors de l’APS Meeting Lyon en juin 2021, les équipes françaises d’ALSTOM en quête d’une solution pour leur usine italienne, se tournent vers KIMYA. Ils visent juste puisque proposer une alternative au PEEK qui leur manque est justement dans les compétences de KIMYA, expert en conception de matériaux 3D. Tout juste créé au sein du laboratoire KIMYA, le Kimya PEKK-SC based on KEPSTAN by Arkema apparaît comme le matériau idéal. Alors que le PEEK est un matériau semi-cristallin, le Kimya PEKK-SC, lui, comporte des phases amorphes et cristallines. Grâce à une montée en température jusqu’à 200°C durant, on obtient un état cristallin qui améliore les performances du matériau. Ses caractéristiques concordent ainsi non seulement avec celles du PEEK mais il en possède aussi d’autres comme sa résistance à une température de 260°C une fois cristallisé ou sa capacité à mieux supporter la compression, ou encore la friction ou l’usure. Le Kimya PEKK-SC est ainsi entièrement conforme aux besoins d’ALSTOM.

Postionnement clavette Kimya PEKK-SC

Tout ce qu’il faut savoir sur le PEKK

De la famille des polyaryléthercétone (PAEK), il pourrait être comparé à certains métaux bien qu’étant pourtant 40% moins lourd que l’acier. Le Kimya PEKK-SC cristallise plus vite que le Kimya PEKK-A. Il détient aussi de meilleures performances mécaniques. Il répond de plus aux normes feu/fumée ferroviaire EN 45-545. En effet, le Kimya PEKK-SC se démarque par sa résistance à la chaleur dans la mesure où ce thermoplastique supporte une montée en température allant jusqu’à 260°C. Pour en savoir plus sur le PEKK-SC

Un process de fabrication itératif et réactif

L’enjeu pour KIMYA est de produire 100 pièces pour ALSTOM en 15 jours, puis de tripler cette quantité un peu plus tard. Deux imprimantes 3D sont alors mobilisées en permanence pour produire les pièces à temps, sous le regard attentif des experts de KIMYA Factory qui procèdent à des vérifications et des tests en parallèle. Le Kimya PEKK-SC est imprimé par KIMYA sur des imprimantes 3D « miniFactory Ultra ». Plusieurs itérations sont nécessaires :

  • les équipes réalisent des essais empiriques d’injection de résine en polyuréthane pour tester la résistance de la clavette une fois fixée au moteur ;
  • des essais de traction sont également lancées par KIMYA pour mesurer les performances de la clavette imprimée en Kimya PEKK-SC.

 

Ce sont nos clients qui en parlent le mieux

“Notre collaboration avec KIMYA a été une vraie réussite et fructueuse. Nous avons eu un sérieux problème lors de la révision des moteurs à grande vitesse en raison du long délai de livraison de certaines pièces de rechange. Cela aurait provoqué l’immobilisation de certains trains avec un gros impact économique sur notre client final. Grâce à la fabrication additive et aux efforts de KIMYA pour nous aider à trouver le bon matériau par rapport aux spécificités de notre application, nous avons livré à temps les pièces de rechange sans délai. La solution a été d’utiliser le matériau Kimya PEKK-SC, un polymère technique capable de répondre pleinement à nos exigences. Après une courte boucle de validation, les pièces ont été livrées en 2 mois, soit un gain de temps de plus de 2 mois par rapport à notre fournisseur traditionnel. », témoigne Lorenzo Gasparoni, Electrical design Manager au sein d’ALSTOM

made from Kimya PEKK-SC x miniFactory

Les + de l’offre Kimya Factory

  • La réactivité des équipes

Dès la soumission du projet, les équipes de KIMYA ont tout de suite procédé aux premiers tests pour pouvoir lancer la production des cent pièces au plus vite et apporter à Alstom une solution efficace et dans les temps.

  • La disponibilité des matériaux et des imprimantes 3d

La mise à disposition immédiate du Kimya PEKK-SC sans problème d’approvisionnement ni délai de livraison constitue une sécurité et un gain de temps considérable. De plus, la disponibilité des machines 3D pour lancer l’impression dans un délai très court, est encore un autre atout. Faire appel à KIMYA, dans ces situations d’urgence est parfaitement adapté.

  • La rapidité de livraison des pièces dans les délais impartis

Fabriquer une pièce sur-mesure, dans le respect du planning de livraison, tout en répondant aux exigences de qualité visées par ALSTOM : telle est la marque de fabrique de KIMYA.

Les propriétés du Kimya PEKK-SC et la performance des équipes de KIMYA ont ainsi permis à un acteur majeur du secteur ferroviaire d’intégrer ce nouveau matériau parmi sa gamme de composants de pièces détachées. Fiable et innovant, le Kimya PEKK-SC a permis de réaliser des pièces conformes aux contraintes de l’industriel, avec une efficacité irréprochable. KIMYA conçoit de nouveaux matériaux parfaitement en phase avec les attentes des industriels, tous secteurs confondus. Soucieux d’apporter sur le marché des filaments 3D toujours plus solides et performants, nos experts anticipent les besoins de nos clients pour leur offrir des solutions adéquates et innovantes.