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Fabrication additive – Sommes-nous au point de basculement ?

Fabrication additive – Sommes-nous au point de basculement ?

by Gaëtan Lefèvre12 octobre 2016
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L’impression métallique directe (DMP ou « direct metal printing ») progresse rapidement. Elle est passée du stade du prototypage à la production pour des applications critiques dans un domaine où le risque n’est pas permis. 3D Systems et Thales Alenia Space ont introduit le procédé DMP dans la fabrication de composants aérospatiaux.

Par Koen Huybrechts, ingénieur projet chez Quickparts.

 

Thales Alenia Space, basée à Toulouse, en France, est un des premiers fournisseurs mondiaux dans le domaine aérospatial avec des revenus qui dépassent les deux milliards d’euros en 2014. La compagnie emploie 7 500 personnes dans huit pays et se spécialise dans les télécommunications spatiales, la navigation, l‘observation de la Terre, l’exploration et les infrastructures orbitales. Elle collabore avec 3D Systems notamment pour la production de supports d’antenne (190 x 230 x 290 mm) pour un satellite de télécommunications géostationnaire.

L’impression métallique directe est certifiée et disponible pour les applications aérospatiales de Thales Alenia Space utilisant notamment le titane. Aujourd’hui, pour certains produits comme les satellites, 80 % des pièces en métal sont conçues par impression 3D.

Une expertise rapide et efficace

Thales Alenia Space a travaillé avec l’équipe des solutions Quickparts de 3D Systems en Belgique pour concevoir et imprimer les supports Ti6Al4V et garantir que tous les aspect de qualité et de tolérances. Quickparts est un fournisseur de pièces uniques qui propose une expertise dans la conception et l’impression 3D, ainsi qu’un support post-fabrication éprouvé de manière à livrer des pièces qualifiées pour le vol.

Thales Alenia Space et Quickparts ont travaillé ensemble pour mettre en œuvre une optimisation topologique dans les procédés d’impression 3D qui a suivi la conception suivant une approche orientée fabrication. L’optimisation topologique détermine l‘agencement du matériau le plus efficace pour répondre aux spécifications de performances précises d’une pièce. Elle prend en compte la place disponible, les contraintes qui doivent être supportées, les conditions limites et les autres facteurs critiques d’ingénierie.

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Chacun des quatre supports du satellite a nécessité une conception individualisée car ils sont montés sur les bords du réflecteur de l’antenne et visés sur une surface mise en forme.

Prouver sa valeur

Les supports d’antenne ont été fabriqués par Quickparts sur une version bêta de la machine ProX DMP 320 de 3D Systems. Cette machine est conçue pour la production de pièces métalliques à usage industriel. Elle utilise une toute nouvelle architecture qui simplifie la préparation et offre la versatilité nécessaire à la production de toutes les géométries de pièces en titane (de classes 1, 5 et 23), en super alliage de nickel et en inox 316L. Des modules de fabrication échangeables offrent une versatilité accrue des applications et une réduction des temps d’arrêts lors des changements entre différents matériaux. Une chambre de fabrication sous vide contrôlée garantit que chaque pièce est imprimée en offrant les propriétés, la densité et la pureté chimique prévus.

Les taux extrêmement bas d’O2 de la ProX DMP 320 offrent plusieurs avantages : une meilleure conservation de la qualité de la poudre, l’absence de micro-oxydation des pièces pendant l’impression, une réduction du nombre d’interstices d’oxydes pendant l’impression et des qualités mécaniques améliorées pour les alliages sensibles à l’O2 comme le titane.

La combinaison de l’expertise Quickparts de 3D Systems et les possibilités de la machine ProX DMP 320 ont permis de répondre exactement aux besoins de Thales Alenia Space tout en diminuant le temps de fabrication. De plus, les supports en titane, fabriqués par DMP, sont 25 % plus légers que des supports fabriqués traditionnellement et offrent un meilleur rapport rigidité / poids. Les coûts de production ont été considérablement réduits et le délai entre la commande et la livraison – qui comprend le temps de préparation des fichiers, l’impression 3D, le traitement thermique, la finition, le fraisage CNC, l’analyse du contrôle qualité, le nettoyage et la traçabilité des données – a été de quatre à cinq semaines contre 10 avec les méthodes traditionnelles.

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Accélérer l’adoption de la DMP

Les supports de fixation d’antenne pour satellite ne constituent que le début de la collaboration entre Quickparts de 3D Systems et Thales Alenia Space. En 2015, 3D Systems a produit plus de 50 composants spatiaux pour trois satellites de télécommunications géostationnaires de Thales Alenia Space. Selon Florent Lebrun, spécialiste en fabrication additive pour les applications dans les antennes, cette dernière souhaite doubler la production en 2016 en utilisant le procédé DMP. Cette collaboration est emblématique de l’accélération de l’utilisation de l’impression 3D et de procédé tel que la DMP par les organisations de la défense et de l’aérospatial.

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Gaëtan Lefèvre

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