DIGITAL THREAD FOR ADDITIVE
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| DIGITAL THREAD FOR ADDITIVE
MANUFACTURING |
A KEY SUCCESS FACTORFOR AM DEVELOPMENT
THIERRY THOMAS
VP SAFRAN ADDITIVE MANUFACTURING
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DIGITAL THREAD FOR ADDITIVE MANUFACTURING
SAFRAN
WHO ARE WE, KEY FIGURES, IMPORTANCE OF TECHNOLOGY AND INNOVATION FOR US;
CHALLENGES AND OPPORTUNITIES OF ADDITIVE MANUFACTURING
DIGITAL THREAD, A KEY FOR THE FUTURE OF MANUFACTURING
CONCLUSION
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SAFRAN AT A GLANCE
3 Safran name of the activity / Confidential / Date / Department (menu "Insert / Header and footer")
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SAFRAN
3 CORE Over 70,000
AN INTERNATIONAL BUSINESSES: EMPLOYEES
HIGH-TECHNOLOGY Aerospace in more than
Defense
GROUP Security
60 COUNTRIES
€17.4 BILLION €2.4 BILLION €2.1 BILLION 900
Over
in sales* in adjusted recurring in R&D expenditures*,
operating income* equal to nearly 12% of
INITIAL
sales PATENTS
filed in 2015
*2015
4
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OUR MISSIONS
BOOSTING AIR ENHANCING MAKING OUR FACILITATING
TRANSPORT PROTECTION LIVES SAFER ACCESS TO
PERFORMANCE FOR CITIZENS AND EASIER SPACE
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SAFRAN: TECHNOLOGY THAT BENEFITS OUR DAILY LIVES
1 SINGLE-AISLE MORE THAN MORE THAN
COMMERCIAL 40,000 LANDINGS 70 SUCCESSFUL
JET TAKES OFF a day using our ARIANE 5
every 2 SECONDS, equipment LAUNCHES
powered by our in a row**
engines*
3,000 MILITARY 1 OUT OF EVERY 2.8 BILLION ID OVER 35,000
AIRCRAFT fitted 3 HELICOPTER DOCUMENTS POWER
with our inertial TURBINE delivered worldwide TRANSMISSIONS
navigation systems ENGINES totaling over 850 million
sold worldwide flight-hours
17,300 NACELLE 500 KM OF
COMPONENTS ELECTRICAL
in service WIRING
on an Airbus A380
*in partnership with GE, through CFM International
**in partnership with Airbus Group, through Airbus Safran Launchers
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SAFRAN, IMPORTANCE OF R&D FOR US
Innovation is at the heart of SAFRAN Products
Multi-Biometric
recognition
Electrically-actuated Electrically-
A380 /C919 actuated
thrust reverser carbon brake R&D investment: 2 billion
euros in 2015, more than
12% of revenue
70% of SAFRAN’s R&D
budget is dedicated to
reducing the environmental
impact of air transport
3D RTM fan CMC nozzle and combustor Complex
blade simulations
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| DIGITAL THREAD FOR ADDITIVE
MANUFACTURING |
A KEY SUCCESS FACTORFOR AM DEVELOPMENT Multi Materials Printing : STRATASYS
3trpd.co.uk
Festo
Heat Exchanger
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3D AM ENABLES SAFRAN TO CREATE VALUE
Production cycle down
by 40% to 80%
Injecteur
(Hast X)
Less subassemblies /
more complex parts
Reduce weight up to 75% Tooling, Spares,
prototypes a lot of
agility/pro-activity
Development cycle reduced by
Innovative Repair solutions
30% and Cost
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3 SIMULTANEOUS PHASES FOR AN UNIQUE VISION, ENSURING AM DEVELOPMENT Appropriation: Iso Design Mature data and ability to certify parts Mature Supply-chain Maximise agility offered by AM technologies Optimisation: Design for AM, functions integration … Master the Digital Thread that must be deeply integrated Process : Quality, process control, cost/productivity, post-fabrication and surface finish Master powder : chemistry, recycling, productivity, cost Augmented/ Intelligent Function: Systemic analysis of complex systems will drive our designs Multi-material processes will enable complex functions Integration of Electronic and electrical elements to be matured Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.
5 BUILDINGS BLOCKS TO BE MASTERED
Powders / Material
New nuances
Supply Chain
Design
Qualification Topologic and Parametric
Optimisation
Design to manufacturing and to cost
Function Integration
Process control and Certification
simulation
Post-fabrication Automatisation
Heat treatment In situ process control
Process Simulation
surface finish Process Optimisation
NDT
Defect library
Performant NDT
DM part Polished Part Final part
Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.ADDITIVE MANUFACTURING: A NEW PARADIGM Powder or
wire
Material = Initial Chemistry + Process
As for composite, material is built with the part
Strategical
Manufacturing Material Design
Building Direction
Energy -
Material
interaction
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Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.NUMERICAL SIMULATION FOR ADDITIVE MANUFACTURING
To understand the material creation complexity, at all pertinent scales, in order to
optimize parts and process, we need powerfull numerical tools
Numerical Simulation Objectives :
o Design and optimise Complex Functions
o Predict part ‘printability » as well as part final state and its constitutive
material characteristics
o Define process parameters including powder design
o Develop process deviation treatment tools : NCR first then real time
To be efficient, all numerical tools need to be compatible/connected
making a Digital Thread
Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.Progressive
introduction of
DIGITAL THREAD ADDITIVE MANUFACTURING AND
AM constraints
Topological & geometric optimization
« CAM »
Design space Manufacturing
Function / geometry Mass
Part Design (mainly Process
Bulk manual today) Slices
Constraints Functions Slicing Operating
Material
Parameters
Operating Virtual Optimized …
Functions Proto V 1.0 Parametric proto V 2.0 Processes simulation
Optimisation Interesting ouputs Scale
Virtual Manufacturing Stresses
Lifetime prototype Optimization Distortions Multi-Layer
calculation V 3.0 Metallurgy
Material
Optimized Heat treatment
Proto V3 Manufacturing Gradients,
Design Hatch
Part Grain size s, e,
Residual Manufactured manufacturing anisotropy métallurgy
stresses material Powder
Stresses stresses Meltpool
metallurgy Meltpool
MODELES REDUITS / EXP +
NUM
Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.ROAD MAP ORGANISED IN 3 CHAPTERS Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.
SAFRAN ROADMAP FOR DIGITAL THREAD IN ADDITIVE MANUFACTURING
2016 2017 2018 2019 2020 2021
Material
Develop tools to support raw materials design for AM applications (powder, wires, …)
by design
Optimisation
Topological & Develop tools that embed AM specifity
parametric
CAM Develop CAM Tools (slicing, support design, …)
Thermal simulation
Process Thermo mechanical
modelisation
Thermo metallurgical and constutive equations
Develop in situ instrumentation
Comparison
num./exp. Develop Open loop machine control Close loop
Develop database and use of big data tools
Coupling
Connexion simulation / machines / CAM tools
Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.INNOVATIVE TECHNOLOGIES
Technologies and Simulation
Optimisation
2016 2017 2018 2019 >2020
Functions Optimisation
New powders and new function concepts
Deep Learning
Multi-physics
Nouvelle génération Intégration in codes
de poudre
Multi-materials/ lattice design & process
Innovative
POC
Integration/ function/ Systems
IOT (Health monitoring, embedded intelligence)
Technology is important, but this is key to guide/accompany our engineers
on the AM journey
17 Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.EVOLUTION TO FUTURE MANUFACTURING AND NEW WAYS OF WORK
2016 2017 2018 2019 >2020
Organization, tools,
DIGITALISATION
behaviours
Simultaneous or concurrent Engineering
“Future Factory”
NO DOUBT, Additive Manufacturing will be part of the big transformation of tomorrow industrial
jobs and plants .
As AM enable brand new design of products and services.
Ce document et les informations qu’il contient sont la propriété de Safran. Ils ne doivent pas être copiés ni communiqués à un tiers sans l’autorisation préalable et écrite de Safran.CONCLUSION
Additive Manufacturing is in an irreversible phase of development. These technologies will
be more and more part of the tools set available to complete classical manufacturing tools
as they open :
o New ways of optimizing and/or integrating functions in one part,
o New materials : chemistry, microstructure, meso structure, multimaterials, …
o New system concepts, more integrated : fusion of AM and IoT
o New services to support our customers
The Digital Thread, that is already important for today processes, is going to play a KEY
role to maximize Additive Manufacturing use and benefits .
Parametric optimization, in addition to topological, process simulation and multi-
physics simulation … must be at the heart of our developments and need a
particular attention.
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20 Safran Tech –
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