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L'aéronautique fait désormais aussi confiance à la fabrication additive métallique pour ses aéronefs La fabrication additive révolutionne la mécanique

| Auteur / Rédacteur: Jean Guilhem, rédacteur indépendant / Jean-René Gonthier

La fabrication additive des pièces révolutionne la mécanique. L'aéronautique, l'automobile, le monde de la santé et celui des biens de consommation s'ouvrent à cette technologie. L'allemand SLM Solutions renforce la productivité de ce nouveau moyen avec une zone de façonnage agrandie desservie par quatre lasers.

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La combinaison de plusieurs faisceaux lasers augmente la productivité de la SLM 500HL.
La combinaison de plusieurs faisceaux lasers augmente la productivité de la SLM 500HL.
(Image: Jean Guilhem)

Quel que soit leur secteur d'activités automobile, aéronautique, énergie, médical, biens de consommation, il est désormais possible de fabriquer en quelques heures des pièces métalliques fonctionnelles à partir de fichiers CAO.

Ce secteur de l'industrie effectuedes progrès fulgurants tant du point des matériaux disponibles, de la taille des pièces, de leur état de surface, que de la vitesse de fabrication, de la précision et de la répétabilité des processus.

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Ainsi, la fabrication additive par fusion laser de poudres métalliques (aluminium, titane, acier ou cuivre) libère les concepteurs des limites imposées par les procédés traditionnels.

Si dans l'automobile, de nombreux composants de Formule 1 sont issus de la fabrication additive, dans l'aéronautique, son expansion est encore plus remarquable puisque des ingénieurs de General Electric ont imprimé en 3D toutes les pièces d'un petit turboréacteur de 30 centimètres de long pour 20 centimètres de diamètre qui fonctionne à plus de 33 000 tr/min.

Une tendance évidente

Après 53 éléments du nEUROn 1 de Dassault, le salon du Bourget confirmait la tendance avec une maquette d'un mat réacteur présentée par Sogeclair Aerospace. Ce projet va donner naissance à un véritable mat de six mètres de long imprimé en Inconel 718 composé de 14 pièces pour 350 kg, contre les 450 kg et 654 pièces du mât actuel.

Après, les injecteurs de carburant du moteur LEAP fournis par GE au début de cette année, Turboméca lançait en série la fabrication additive d'injecteurs de la turbine d'hélicoptère «Arano». Ce composant ne comporte plus qu'une pièce contre douze pour un injecteur classique. Airbus n'est pas en reste avec la fabrication additive d'un «bracket métallique» de l'A350XWB qui montre que le procédé apporte la matière exactement là où il faut pour cet élément dont le poids est réduit de 30%.

Pour répondre à la demande, SLM Solution (230 collaborateurs) est l'un des spécialistes des machines additives avec plus de 200 unités en service. "45 machines ont été vendues en 2014 et de 85 à 100 machines seront livrées en 2045 dont 50 SLM 500" précise Stefan Ritt, Directeur du Marketing.

L'entreprise qui a réalisée 33, 55 M€ de Chiffre d'Affaires en 2014 et prévoit de

55 à 60 M€ cette année avec une croissance à deux chiffres.

«Nous disposons de plus de 5000 m2 d'atelier, surface qui doublera début 2016» poursuit Stefan Ritt.

Une formation indispensable

Pour aider les mécaniciens à se familiariser avec la fabrication additive, deux journées techniques ont été organisées par le constructeur de Lübeck (Allemagne) début septembre.

Elles ont été l'occasion de détailler la SLM500HL, fleuron de la firme. Ce colloque a permis aux utilisateurs, issus de professions et pays différents, de confronter leurs expériences avec les équipes ayant mené le développement de la machine. Celle-ci se définit par son volume utile de 500 mm(X), 280 mm (Y) et 320 mm (Z) ainsi que par ses quatre lasers de 400 W qui lui confèrent une productivité remarquable.

Dans l'enceinte de fabrication dont l'atmosphère est contrôlée, la plateforme rétractable au fur et mesure de la naissance d'une pièce (axe Z), est maintenue entre 200°C et 700°C alors que la chambre de fabrication est stabilisée entre 45°C et 80°C.

Deux contrôleurs optiques, contrôlent la qualité de la fine couche pulvérulente étalée superficiellement avant fusion laser. L’épaisseur des couches est réglable entre 20 µm et 200 µm pour des finesses de voiles compris entre 160 et 180 µm.

Avec ses quatre faisceaux , la machine travaille suivant deux stratégies au choix, soit parallèlement sur quatre pièces différentes soit simultanément, en focalisant les sources sur une même fabrication avec des spots de 80 à 120 µm de diamètre se déplaçant à 10 m/s. Durant la fusion laser, un flux gazeux évacue fumées et scories parasites.

Concrètement, cette unité atteint 105 centimètres cubes de production à l’heure en fonction de la pièce à produire pour une structure homogène, des densités frôlant le 100% et une rugosité superficielle inférieure à 20 µm.

Des performance détonantes

Vu ses performances, la SLM500HL reste compacte (4000 mm par 2500 par 1100 mm) pour une masse de 2600 Kg. Outre son alimentation en 400 Volts (consommation 8 kW/h), elle exige cinq litres de gaz inerte par minute.

L'ensemble bénéficie d’une unité adjacente de récupération, de recyclage et d'approvisionnement continu en poudre métallique.

Pour gagner en productivité, la firme aligne un chariot électrique conçu pour échanger les cuves entre deux fabrications, une station de «post traitement» nécessaire au nettoyage final des pièce et une enceinte de préchauffage de l'outillage. «Nos machines SLM Solutions, se distinguent aussi par l'architecture ouverte de leur logiciel de pilotage et de paramétrage qui permet aux industriels, en fonction de leurs exigences, de régler et modifier comme ils le souhaitent, programmes et paramètres de fabrication» souligne Stefan Ritt. MSM

Glossaire: Le Dassault Neuron est un démonstrateur de drone de combat furtif européen se basant sur l'aile volante et dont la maîtrise d'œuvre est confiée à Dassault Aviation. Il reprend une aérodynamique similaire au bombardier Northrop Grumman B-2 Spirit.

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