Framatome : la fabrication additive au service du nucléaire présent et futur

Loin de la traiter comme une technologie de substitution, le groupe y voit un levier de compétitivité, de souveraineté industrielle et de performance environnementale, tout en préparant les réacteurs de demain, que ce soient SMR, réacteurs embarqués, ou systèmes ultra-compacts. 

La mise en service industrielle, prévue en mai 2026, de la nouvelle usine de Romans-sur-Isère, entièrement dédiée à la fabrication additive, matérialise cette ambition. 

Mohamed Zouari, responsable des activités fabrication additive chez Framatome, détaille pour Techniques de l’Ingénieur cette stratégie multi-axes et les enjeux industriels de ce nouvel outil de production.

Techniques de l’Ingénieur : Quelle est la philosophie générale de Framatome vis-à-vis de la fabrication additive ?

Chez Framatome, nous n’avons pas une vision de la fabrication additive comme quelque chose qui va remplacer les procédés classiques. La fabrication additive vient en complément d’une fabrication classique, déjà déployée et éprouvée en interne. Pour certaines pièces, certaines applications, elle apportera un intérêt. Pour d’autres, la fabrication conventionnelle restera la meilleure option. Notre force, c’est d’abord d’être fabricants de composants nucléaires depuis des décennies – équipements sous pression nucléaire, systèmes de contrôle – et c’est cette maîtrise de la fabrication qui nous a permis d’intégrer les procédés additifs avec le niveau d’exigence que requiert le nucléaire.

Comment organisez-vous les axes stratégiques de la FA au sein du groupe ?

Nous distinguons les axes à court terme et les axes qui s’inscrivent dans la durée. Le premier axe court terme, c’est la qualité et la répétabilité. Les procédés additifs sont automatisables et, une fois qualifiés, ils présentent une répétabilité élevée, donc moins de volatilité. C’est un vecteur de maîtrise de la qualité en série. Le deuxième, c’est la compétitivité en termes de coûts. Pour certains composants, on part directement de la matière première pour arriver à des géométries quasi finies, ce qui réduit les opérations intermédiaires et peut générer des économies significatives. Le troisième axe est celui de la stabilisation et de la souveraineté de la supply chain. La fabrication additive constitue une voie de fabrication alternative qui permet de contourner des problèmes de contrôle à l’export, de fournisseurs défaillants ou d’obsolescence. Pour un groupe comme Framatome, dont les priorités sont la sûreté, la qualité, puis le lead time, c’est un enjeu majeur.

Enfin, la fabrication additive nous permet d’accélérer les délais de fabrication, d’optimiser nos stocks de pièces de rechange et de mieux piloter nos stratégies de maintenance sur les réacteurs en exploitation.

Qu’en est-il en ce qui concerne le long terme ?

L’axe majeur à moyen et long terme, c’est l’accès à des géométries complexes impossibles à réaliser par les voies conventionnelles. Cela nous ouvre des perspectives de performances que nous n’avons pas aujourd’hui : des échangeurs thermiques plus compacts à capacité d’échange équivalente, des pièces monoblocs à la place d’assemblages multi-composants, avec des gains directs en termes de temps d’intervention en zone contrôlée pour nos équipes de maintenance.

Cette maîtrise des géométries complexes est aussi clé pour préparer les réacteurs futurs : réacteurs modulaires compacts (SMR), réacteurs embarqués dans des sous-marins ou des applications spatiales. Être leader dans la fabrication additive aujourd’hui, c’est être prêts le jour où ces programmes seront lancés. C’est une décision stratégique pleinement assumée.

Enfin, un axe que nous suivons avec beaucoup d’attention est celui de la performance environnementale. Sur certaines applications, nous avons des cas démontrant une réduction d’empreinte carbone allant jusqu’à 80 % de CO₂ par rapport à la fonderie conventionnelle. C’est un argument de poids dans le contexte des exigences ESG du groupe.

Quels types de pièces ou de performances visez-vous concrètement grâce à la FA ?

Les critères de performance sont multiples : géométrie, coût de fabrication, rendement du composant, lead time. Prenons un exemple concret : une roue de pompe. Sa géométrie complexe – des bords d’attaque, des surfaces gauches – est difficilement accessible par forgeage ou moulage classique. En fabrication additive, on y accède directement. Avec pour résultat un meilleur débit hydraulique avec le même gabarit, ce qui signifie une meilleure performance du système.

Autre cas concret, la consolidation de pièces. Nous avons des composants qui étaient fabriqués en 19 pièces distinctes et que nous produisons désormais en monobloc. Pour nos équipes de maintenance qui interviennent en zone contrôlée – avec des doses à gérer – passer de 19 manipulations à une seule est un gain opérationnel et radioprotectionnel considérable.

Nous avons aussi développé des outillages de soudage spécifiques grâce à la fabrication additive, ce qui nous permet d’intervenir dans des zones très confinées, inaccessibles avec des outils conventionnels. Le champ applicatif est donc vraiment très large.

Comment gérez-vous la qualification des pièces destinées à l’industrie nucléaire ?

La maturité de nos procédés nous a conduits à une approche basée sur la maîtrise du mode opératoire, et non sur une qualification pièce par pièce systématique, ce qui était le cas dans les phases exploratoires initiales. Framatome, en lien avec EDF et d’autres acteurs de la filière a développé des référentiels de qualification spécifiques à la FA dans le nucléaire. Ces référentiels portent sur la maîtrise du procédé d’élaboration de la matière et du composant. Une fois le mode opératoire validé, la répétabilité est assurée. Nous ne « cassons » plus des pièces en série pour les qualifier : nous maîtrisons ce que nous faisons.

Quid du travail préalable de digitalisation nécessaire à la FA ?

C’est un point essentiel. La fabrication additive exige un travail de conception numérique en amont significatif : modélisation CAO, simulation, puis « slicing », c’est-à-dire la définition des trajectoires de fabrication couche par couche. Chez Framatome et dans le groupe EDF, nous avons numérisé une grande partie de notre catalogue de pièces depuis plusieurs années. Il nous arrive encore de reconstruire une maquette numérique à partir de plans papier pour des pièces obsolètes, mais c’est de plus en plus marginal. L’infrastructure numérique est un prérequis incontournable.

Pouvez-vous décrire le Centre de Fabrication Additive de Romans-sur-Isère et ce qu’il représente pour Framatome ?

Le Centre de Fabrication Additive (CFA) de Romans-sur-Isère n’est pas un centre de recherche, ni un démonstrateur technologique : c’est une usine de production industrielle. Sa mise en service industrielle est prévue pour mai 2026. Elle est dimensionnée pour fournir des pièces pour le nucléaire civil et la défense, avec un spectre de production très large : de quelques millimètres jusqu’à 6 mètres de long, de 20 kilogrammes à 25 tonnes et au-delà. C’est une plage de gabarits qui est tout à fait caractéristique des applications nucléaires.

Quels procédés de FA sont mis en œuvre dans cette usine ?

Framatome travaille aujourd’hui sur sept procédés de fabrication additive et avancée. Les procédés en série, sur lesquels nous sommes matures, sont principalement le LPBF, le WAAM (le fil fondu), et le cold spray. Nous sommes également très matures sur la compaction isostatique à chaud, que nous considérons comme de la fabrication avancée.

L’usine de Romans-sur-Isère intègre en particulier le WAAM et le LPBF, qui représentent à eux deux la grande majorité de notre volume de production en fabrication additive. Le cold spray était déjà internalisé précédemment.

Quels matériaux de fabrication utilisés dans cette usine ?

Nous couvrons l’ensemble des matériaux de la chaîne de valeur nucléaire : aciers ferritiques, aciers austénitiques, duplex, et bien sûr les alliages base nickel omniprésents dans les équipements sous pression des circuits primaires. C’est une couverture matériaux très complète, parfaitement alignée avec les spécifications des réacteurs EPR et des futurs designs.

Quels sont les fournisseurs d’équipements de l’usine ?

Pour le WAAM, nous utilisons des systèmes robotisés personnalisés. Les robots ou manipulateurs proviennent de MX3D, société dans laquelle le groupe EDF est actionnaire. Mais les solutions déployées chez nous sont des configurations sur mesure : ce que vous trouvez chez Framatome n’est pas le produit standard de MX3D, c’est une intégration adaptée à nos contraintes nucléaires spécifiques.

Cette usine est-elle également pensée pour les réacteurs de nouvelle génération comme les SMR ?

Absolument, et c’est même l’un des piliers de la raison d’être de cette usine. Framatome doit être prêt le jour où les programmes SMR et les réacteurs ultra-compacts seront en phase de conception industrielle. Ces réacteurs exigeront des composants aux géométries optimisées, produits en série avec une qualité irréprochable. C’est exactement ce que la fabrication additive nous permet de faire. Cette usine, c’est notre déclaration d’intention : Framatome sera là, prêt, au rendez-vous de l’énergie nucléaire du futur.

Propos recueillis par Pierre Thouverez