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TRAMETAL N°210

SPÉCIAL AÉRONAUTIQUE

FABRICATION ADDITIVE Il

FABRICATION ADDITIVE Il existe désormais un certain nombre de matériaux pour l'aéronautique conformes aux normes de traçabilité définies par les organismes de réglementation. Par exemple, le filament de la résine ULTEM 9085 de Stratasys répond à la norme FST (inflammabilité, fumée et toxicité), exigence fondamentale pour obtenir la certification de matériaux Airbus. Antero 800NA en est un autre exemple ; ce matériau est basé sur le thermoplastique PEKK hautement résistant aux produits chimiques, ainsi adapté aux pièces d’avion exposées au carburant ou aux liquides hydrauliques. Il est certes essentiel que les matériaux répondent aux propriétés requises pour des applications en vol, mais les technologies de production doivent également être fiables. Pour ce faire, il faut notamment afficher un niveau de répétabilité pouvant servir de base aux normes industrielles. Les performances reproductibles simplifient la qualification et permettent de développer des spécifications de processus pouvant être certifiées aussi facilement qu’une pièce produite de manière plus traditionnelle. Le développement de ces spécifications en interne peut prendre beaucoup de temps et coûter cher. De nombreuses grandes entreprises souhaiteront investir dans leurs propres développements de spécifications et processus de qualification qui favoriseront la production au sein de leur chaîne d’approvisionnement ; les plus petites sociétés n’auront cependant pas les moyens nécessaires pour relever ce défi. l'augmentation de l'utilisation de la technologie FDM au sein des processus de production des constructeurs d’avions. Après tout, chaque kilogramme économisé permet à leurs clients d’obtenir un avion plus léger et d’utiliser le carburant plus efficacement. Ce ne sont que certains des développements qui soulignent le tournant décisif auquel se trouve aujourd’hui l’industrie, où la maturité technique des matériaux et des systèmes FDM permet aux sociétés du secteur aéronautique de dépasser les applications de prototypage et d’outillage et de fabriquer des pièces de production certifiables à une échelle toujours plus grande. En effet, il existe déjà des dizaines de milliers de pièces d’intérieur d’avions qui volent et qui ont été produites grâce au procédé FDM. Les consommateurs ne savent peut-être même pas qu’ils volent dans un avion commercial équipé de plusieurs pièces imprimées en 3D. En fait, chaque fois que vous êtes dans un Airbus A350 XWB, vous n’êtes probablement pas très loin d’un certain nombre de pièces imprimées avec le procédé FDM. Pour accroître davantage l’accessibilité, nous avons identifié le besoin d’une spécification de produit et de données de qualification disponibles dans le domaine public qui répondent aux normes attendues du secteur aéronautique. Pour les intérieurs d’avions, nous avons travaillé en étroite collaboration avec America Makes, l’US Air Force, le National Institute of Aviation Research, et la FAA (Federation of Aviation Administration) pour produire la Aircraft Interior Solution (AIS). Ce package fournit aux clients toutes les informations nécessaires pour fabriquer des pièces avec la résine ULTEMTM 9085 qui fonctionneront avec des résultats précis. Bien que la certification soit cruciale, il est également essentiel d’avoir les capacités requises pour produire des pièces thermoplastiques hautement performantes entièrement caractérisées et fiables afin d’avoir des propriétés géométriques et mécaniques cohérentes. Si l'on considère qu'une pièce thermoplastique légère imprimée en 3D peut fonctionner dans les applications les plus rigoureuses et exigeantes comme le ferait une pièce équivalente fabriquée de manière traditionnelle, mais avec une liberté de conception ajoutée et plus de flexibilité de la chaîne d’approvisionnement, il est facile de comprendre Adaptateur de vanne de décharge variable pour compresseur pour le véhicule test XB-1 de BOOM Supersonic. Imprimé en 3D en résine ULTEM 1010 de Stratasys GÉNÉRER DE MEILLEURES EFFICACITÉS À TRAVERS LA FABRICATION ET LA CHAÎNE D’APPROVISIONNEMENT La fabrication additive a déjà un impact considérable dans des cas d’utilisation où la rénovation ou la réduction des délais de fabrication sont une priorité. Lorsque nous examinons les besoins actuels de l’industrie, les avantages de la fabrication additive ne se font pas seulement sentir au niveau du prototypage ou des véhicules concepts ; on les retrouve aussi dans le changement de l’économie de production de pièces. L’inventaire traditionnel et la production de pièces peuvent être longs et onéreux. Il n'est pas rare dans l'industrie de stocker pendant 20 ans des pièces de rechange après le retrait d'un produit fabriqué 20 Juin 2020 TRAMETAL #210

en série afin d’éviter les dépenses de rénovation. La fabrication additive peut mener à une approche plus efficace avec la numérisation de pièces de rechange, permettant ainsi une flexibilité bien plus grande pour les opérateurs. En changeant les hypothèses de départ qui mènent à une approche de production de masse, lorsqu’il est question de pièces imprimées en 3D, nous pouvons changer notre manière de penser les processus de production. Plutôt que les concepteurs ne prennent des décisions fondées sur des processus de fabrication compliqués ou sur les limites de l’outillage qui auront peut-être des ramifications de chaîne d’approvisionnement dans 20 ans, les pièces créées par fabrication additive peuvent être conçues de façon optimale pour leur utilisation finale et engendrer en même temps un système de pièces de rechange plus efficace. imprimé un support commun pour ses organisateurs électroniques de poste de pilotage afin que les pilotes puissent fixer leur tablette de la même manière, quel que soit l’avion. Certaines de ces applications sont assez complexes. Diehl Aviation a récemment utilisé la technologie FDM pour produire un module de rideau, un boîtier placé au-dessus du porte-rideau qui sépare les classes à bord. Traditionnellement, la pièce était fabriquée en utilisant plusieurs couches de fibre de verre laminée et nécessitait un outillage en aluminium spécialisé, un procédé à la fois long et coûteux. Diehl a pu assembler cette pièce à partir de 12 composants thermoplastiques imprimés en 3D et ainsi réduire considérablement les coûts d’outillage et économiser de nombreuses heures de travail. Cette pièce est en fait la plus grande pièce d’avion commercial entièrement imprimée en 3D jamais produite ; elle est en cours d’adaptation pour les A350. FABRICATION ADDITIVE Par exemple, BOOM Supersonic utilise divers équipements FDM de Stratasys, y compris une imprimante 3D F900 avec la Stratasys Aircraft Interiors Solution, pour la conception et production de son véhicule test XB-1. Le XB-1 est destiné à ouvrir la voie à Overture, le premier avion supersonique commercial au monde, depuis le Concorde. BOOM utilise la fabrication additive pour produire des dizaines de prototypes, outils, composants de simulateur et pièces pour son XB-1, ce qui accélère considérablement le processus de développement grâce à la possibilité d’imprimer ces éléments sur site au lieu de les acheter auprès d’un fournisseur. TRANSFORMER L’EXPÉRIENCE EN VOL VIA LA PERSONNALISATION À LA DEMANDE La flexibilité de la production haute performance en faible volume par fabrication additive permet également de créer des formes complexes sans les restrictions géométriques de l’outillage et des moules, ouvrant ainsi des applications en cabine qui peuvent vraiment différencier les expériences clients. À mesure que la production de faible volume devient plus viable économiquement, les constructeurs peuvent créer des pièces personnalisées destinées à des classes spécifiques dans l’avion. Les clients peuvent par exemple imprimer leurs propres marques et logos sur des composants d’avion ou intégrer des éléments décoratifs uniques, donnant ainsi de la personnalité à chaque compagnie aérienne ou avion. Cette application est déjà observée dans certains véhicules privés VIP ; elle peut désormais être utilisée à moindre coût dans des avions commerciaux. Cette personnalisation peut également profiter aux pilotes : China Eastern Airlines a LE FUTUR DE LA FABRICATION ADDITIVE ET DE L’AÉRONAUTIQUE Ayant travaillé en étroite collaboration avec les principales sociétés du secteur aéronautique, il ne fait aucun doute que la fabrication additive peut ouvrir de nombreuses nouvelles applications afin d’améliorer l’efficacité, d’augmenter la capacité de personnalisation et de transformer les chaînes d’approvisionnement avec l’inventaire numérique et la production à la demande. Des progrès constants sont faits dans ce domaine pour défier les capacités de matériaux et processus conventionnels, et nous poursuivons nos efforts pour rapprocher les performances des thermoplastiques de celles obtenues par la fabrication traditionnelle, voire les dépasser. Malgré ces incroyables avancées et la façon dont la technologie continue de repousser les limites, nous voyons encore des organisations qui ne sont pas prêtes à tirer parti de la fabrication additive. Pour que l’industrie continue de progresser, des avancées parallèles doivent être faites en termes d’enseignement, de logiciels de conception et d’analyse, de normes et de matériaux. Les résultats seront empiriques pour les opportunités d’impression 3D dans le secteur aéronautique. par Dominique Dubois dubois.dominique@gmail.com Scott Sevcik, Vice-président du segment Aerospace Business chez Stratasys TRAMETAL #210 Juin 2020 21

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