Le 52ème Salon International de l’Aéronautique et de l’Espace est un succès pour l’innovation avec notamment un record de commandes battu

SIAE : L’industrie aéronautique suisse décolle

| Auteur / Rédacteur: Auteur : Jean Guilhem, journaliste indépendant / Jérémy Gonthier

Réservoir de fusée en titane fabriqué par faisceau d'électrons sous vide.
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Réservoir de fusée en titane fabriqué par faisceau d'électrons sous vide. (Source : Sciaky)

Lors du Salon International de l’Aéronautique et de l’Espace (SIAE) 2017 du Bourget, 36 exposants suisses étaient présents, une occasion pour l’industrie helvétique de dévoiler un savoir-faire dans de multiples domaines.

Au top des lanceurs européens et leader de l’industrie aéronautique suisse, Ruag, assure toujours la fourniture des coiffes des fusées Ariane dont le rôle assure la protection des satellites lors des lancements. Ces derniers mois, la firme a massivement investit dans de nouveaux outillages capables de réaliser les fabrications des nouvelles coiffes des versions A62 et A64 de la future Ariane 6.

De son côté, Pilatus qui, il y a quelques mois, livrait le 1500e exemplaire du PC -12 a récemment inauguré un nouveau bâtiment d’assemblage de 10'000 m2 à Stans (sud de Lucerne) où seront sans doute assemblés les 17 PC 21 qui serviront, dès 2019, à entraîner les équipages de l’armée de l’air française.

En voilures tournantes, après dix années de développement, Marenco Swisshelicopter vise la certification européenne (AESA) pour son SKYe SH09, nouvel hélicoptère civil monomoteur (1300 kg à vide). L’appareil est capable de transporter jusqu’à sept passagers à 260 km/h sur 800 km de distance. C’est à Mollis, (sud-est de Zurich) que ces premiers hélicoptères polyvalents sortiront des ateliers de la toute jeune société l’an prochain.

L’industrie aéronautique suisse décolle donc et, parmi les 36 exposants helvétiques du dernier SIAE du Bourget, plusieurs industriels se sont distingués : Suhner pour ses machines spéciales, ses équipements, ses outils et logiciels, Starrag AG, pour ses unités d’usinage à grande vitesse, également pour ses outils et logiciels de production, Sauter Bachmann AG, pour la maintenance mécanique et les usinages de précision, GF Machining solutions qui aligne machines-outils UGV et machines spéciales, Jean Gallay SA pour son offre en sous traitance mécanique et chaudronnerie, SIA Abrasive Industries AG dans le secteur des composites et finition de surfaces, Px Precimet, pour les matériaux spéciaux (titane et alliages), Oerlikon présent dans la fabrication directe, les revêtements, les composites, les matériaux spéciaux et superalliages, Flükiger & Co AG spécialiste des pièces forgées dédiées à l’aéronautique, Listemann acteur du secteur découpage, soudage, Precicast SA qui se spécialise dans les propulseurs et équipements spécifiques de satellites, Franke Industrie AG qui lance sa nouvelle activité dans l’assemblage des sous-ensembles de satellites et enfin, Maxon Motor AG qui déploie ses drones civils et militaires.

Fabrication additive suivant divers procédés

Côté polymères, Boom Supersonic et Stratasys ont signé un accord de partenariat afin de concevoir et déployer des pièces de cabines d’avions en impression 3D. Conduites, gaines aérauliques, supports de câbles, panneaux d’habillage, entourages de hublots, pièces customisées et personnalisées pour sièges seront en partie réalisées sur la machine Fortus 900 mc de Stratasys.

Cet accord sur trois ans permet à Boom d'utiliser la technologie FDM (Fused Deposition Modeling) capable de fournir des pièces de production mais aussi des outillages.

Cette stratégie va accélérer les développements tout en réduisant les coûts de production du futur supersonique américain dont le démonstrateur XB-1 sera dévoilé en 2018.

Le procédé FDM consiste à extruder un polymère porté aux environs de 200°C dans une buse de petit diamètre (0,1 mm) puis à reconstituer le solide définit en CAO. Cette technologie s’applique aux polymères thermoplastiques ABS, Polycarbonate, PPSF et ULTEM. Ces matériaux qui peuvent-être colorés dans la masse affichent d’excellentes propriétés mécaniques une fois durcis.

Avec des machines de plus grande capacité, les ténors des machines-outils tels que DMG Mori ou Trumpf proposent désormais à leurs clients deux familles pour l’additif métal : Le « Cladding » ou LMD (Laser Metal Deposition) pour la projection de poudres métalliques par une torche laser et le SLM (Selective Laser Melting), pour de la fusion laser sur lit de poudre. Pour mémoire, le cladding qui est aussi utilisé en maintenance permet un taux élevé de déposition métallique mais exige un usinage conventionnel (fraisage, tournage, rectification…) de finition alors que le procédé SLM, beaucoup plus lent, autorise néanmoins des travaux nettement plus fins (quelques dizaines de microns) qui seront suivis d’un post traitement avec éventuellement de l’usinage, mais aussi du polissage. En outre, le SLM offre une très grande liberté géométrique avec notamment, la possibilité de structures lattices complexes.

Impression 3D de grandes pièces

Mais ce qui évolue encore plus vite en fabrication additive, c’est la fabrication d’ébauches métalliques avec des systèmes très proches du soudage.

Ainsi, Proadways Group, filiale du français Gorgé a profité du SIAE 2017 pour dévoiler sa technologie Rapid Additive Forging (RAF), destinée à fabriquer de façon additive de grandes pièces en titane. Sa dénomination évoquant la « forge », n’engendre pas de frappe ni à chaud, ni à froid, mais un procédé offrant des caractéristiques équivalentes à celles de la forge.

Actuellement, certaines grandes pièces en titane pour l’aéronautique sont issues de procédés coûteux et lents à partir d’une combinaison forgeage plus fraisage de finition. Des éléments métalliques ont ainsi des délais de fabrication supérieurs à un an car, qui dit forge dit outillages de forme plus pertes de matières importantes.

Conçu en collaboration avec Commercy Robotique, spécialiste de la soudure robotisée, la nouvelle technologie additive de Prodways met en œuvre un robot poly articulé six axes équipé d’une tête spéciale capable de déposer en continu, un cordon de titane en fusion sous atmosphère d’Argon.

La méthode consiste à superposer une multitude de couches de quelques millimètres d’épaisseur sur un support pour engendrer une pièce en 3D. Le procédé permet de fabriquer rapidement des ébauches en titane proches de la géométrie finale. L’élément subit ensuite un fraisage de finition. La finesse du procédé diminue considérablement les déchets de matière qui représentent jusqu’à 95% du bloc de métal initial lors d’une fabrication classique.

« Le principe permet de réaliser des parois étroites avec un état de surface régulier dont le Ra reste assez faible et surtout, aucune porosité » explique Raphaël Gorgé, PDG du Groupe.

« Avec ce procédé qui affiche des résultats de tenue mécanique similaires aux pièces forgées, les gains de temps, de matière onéreuse donc de prix de revient seront considérables » prédit-il.

La troisième génération du prototype de machine permet d’ores et déjà de fabriquer en 3D des composants de plus de 70 cm de longueur et la dernière version en cours de développement autorisera la réalisation de pièces allant jusqu’à deux mètres de longueur avec une bonne répétabilité géométrique.

Faisceau d’électrons sous vide

Faire fondre un fil métallique et le déposer avec précision dans une enceinte sous vide au moyen d’un faisceau d’électrons, telle est la stratégie de Sciaki pour fabriquer les ébauches en additif pour des « pièces métalliques XXL », une technologie étroitement liée aux techniques de soudure à l’origine de la société.

Développée sous la dénomination EBAM pour Electron Beam Additive Manufacturing dès 2009, ce principe a été utilisé pour la première fois par Lockheed Martin Space Systems lors de la confection de réservoirs sphériques de fusée en titane. Plus récemment le constructeur aéronautique a retenu ce principe pour certaines aérostructures du chasseur F-35, solution qui va permettre une économie d’environ 100 millions de dollars sur toute la durée de vie d’un avion.

Depuis des années, Sciaky, Inc a travaillé sur ce type de fabrication additive pour aider les industriels à réduire leurs délais de plusieurs mois ainsi que leurs coûts de production lorsqu’il s’agit de grandes pièces en métaux chers initialement issues de fonderie ou de forge.

Aujourd’hui, la firme de Chicago développe l'impression 3D sous vide pour produire des ébauches avec des détails de l’ordre du millimètre de façon à créer en quelques jours des structures importantes avec très peu de déchets à partir de titane, de tantale, d’inox, d’Inconel, de tungstène, de niobium et plus généralement avec tout métal soudable conditionné sous forme de fil.

A partir d'un modèle CAO, le canon à faisceau d'électrons (EB) dépose le métal couche par couche sur une platine à la vitesse de trois à neuf kg par heure. Proche des cotes finale, l’ébauche subira ensuite un usinage conventionnel de finition.

La technologie CLC de contrôle en boucle fermée (Closed-Loop Control) du constructeur de l’Illinois, garantit l'uniformité de chaque pièce, facilite la traçabilité tout en assurant la qualité de la microstructure et de la chimie des métaux en assurant la répétitivité d’une série de pièces sur la base de mêmes paramètres tels que géométrie et propriétés mécaniques de la première à la dernière pièce d’une série.

Déclinées en cinq modèles, les machines Sciaky permettent de produire des pièces dans une enveloppe de 711 mm x 635 mm x 1600 mm pour la plus petite unité mais surtout de grandes structures pouvant atteindre 5,8 m de long ou des pièces circulaires jusqu'à 2,4 m de diamètre pour la plus grande machine du constructeur. MSM

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