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L'aéronautique voit sa maintenance en 3D

10 Février 2016, 18:10pm

Publié par Grégory SANT

Dans l’industrie aéronautique, le remplacement de pièces mécaniques usées ou endommagées nécessite des investissements réguliers et une quantité importante de déchets à traiter. Les récents développements de la fabrication additive, et notamment les avancées du français Beam Machines, permettent toutefois d’envisager de nouvelles manières de réparer ce genre de pièces à haute valeur ajoutée.

La maintenance d’un moteur d’avion complet représente entre 40% et 60% de son prix neuf dont la majeure partie est dédiée au changement ou à la réparation des aubes, sortes d’ailettes incurvées, qui permettent la compression de l’air dans le réacteur.

Étages d’aubes en cours de contrôle

Pour rétablir l’étanchéité de ces pièces, usées par une utilisation normale, un ajout de matière est habituellement réalisé en ayant recours à un cordon de soudure déposé à l’extrémité de la pale. Une méthode qui repose toutefois sur l’utilisation d’un matériau de composition différente pouvant alors provoquer l’apparition d’inclusions ou de bulles d’air.

L’impression « CLAD » pour la réparation de pièces

La technologie CLAD (Construction Laser Additive Directe) a été développée par la société Beam Machines. Elle permet de projeter directement une poudre métallique de composition choisie (acier inox, alliages de titane, base nickel, acier à outils…) pendant que le laser reproduit le profil de la pièce. Ce laser vient élever localement la température de la poudre jusqu’à son point de fusion de l’ordre de 1500°C.

De par la nature localisée de la fusion, la poudre se fige instantanément sous forme solide. N’importe quelle géométrie peut ainsi être fabriquée avec des pertes de matière inférieures à 10%, alors que la technique habituelle de l’usinage dans la masse utilisée en l’aéronautique fait perdre environ 80% du volume matière en copeaux avec des géométries restreintes.

Contrairement à la méthode de lit de poudre classique (telle que le Frittage Laser Direct), le procédé CLAD permet de produire des pièces de très grandes tailles allant jusqu’à 1500 x 800 x 800 mm, de par l’absence d’un bac, et peut débuter la déposition de matière sur une pièce déjà existante. C’est cette deuxième particularité qui est utilisée pour réparer les aubes en y rajoutant les millimètres de matière manquants.

Les autres avantages sont la possibilité d’utiliser une poudre de composition similaire à celle de l’aube mais aussi une interface entre le dépôt et l’aube quasi-parfaite, grâce à une température de fusion contrôlée au degré près.

Une pièce en cours de réparation chez BeAM Machines

La durée de vie des aubes a ainsi pu être multipliée par 6, passant de 10 000 à 60 000 heures, et aujourd’hui plus de 800 pièces ont été remises à niveau et certifiées grâce à BeAM.

Contrairement aux idées reçues, le matériau de la réparation a une tenue mécanique égale voir supérieure à celui de la pièce. De plus, la technologie CLAD permet de surpasser les incompatibilités en termes de soudabilité. Par exemple, il est fortement déconseillé de souder de l’acier et du cuivre ensemble pour des risques de décohésion des éléments soudés. La CLAD autorise des composants multi-matériaux ainsi qu’une évolutivité des pièces pour y rajouter des fonctions.

Les développements futurs devrait inclure un plus grand panel de matériaux, tel que les inconels (acier au cobalt) plus compliqués à usiner, pour ainsi élargir les applications futures. BeAM Machines pourra compter sur la nomination récente d’Emeric Arcimoles (ex-Safran) en tant que Président pour y arriver.

Source : 3dnatives.com

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