News Lundi 10 mai 2021 - 17:46

GE remplace la fonderie par la fabrication additive pour réduire les coûts

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Capuchons GE

Et si la fabrication additive remplaçait définitivement la fonderie dans le secteur aérospatial ? Le groupe General Electric (GE) y pense. GE Additive et GE Aviation ont réduit de 35 % le coût de la production de quatre capuchons d'adaptateurs pour le circuit de purge d'air du moteur LM9000, seulement en remplaçant le procédé traditionnel de fonderie par l'impression 3D. Ces pièces métalliques ont été produites en 10 mois – au lieu de 12 à 18 traditionnellement – au sein de l'usine de fabrication additive de GE Aviation, à Auburn, en Alabama, aux États-Unis. 

Pionniers de la fabrication additive pour l'aérospatial

La filiale aérospatiale de General Electrics n'en est pas à son coup d'essai en fabrication additive. La société américaine a rapidement pris le virage de l'impression 3D et l'a déjà bien intégrée dans son processus de fabrication. En octobre 2018, GE Aviation fêtait son 30 000ème injecteur de carburant pour le moteur LEAP (Leading Edge Aviation Propulsion) imprimé en 3D. Sur le moteur GE9X, ce sont six pièces qui étaient produite grâce à la fabrication additive. Jusqu'à maintenant, la production de ces pièces par impression 3D était motivée par un aspect pratique – comme fabriquer une seule pièce au lieu d'en assembler une centaine – ou pour des questions de performances. Jamais GE Aviation n'avait produit une pièce par fabrication additive uniquement pour réduire ses coûts. D'après les experts, la fonderie est plus rentable pour les grandes séries et les pièces de grandes dimensions. Si tel est le cas, pourquoi passer de la fonderie à l'impression 3D métal pour ces quatre capuchons du moteur LM9000 ?

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Les industriels Avio Aero, Arcam, Boeing et Materialise se sont unis pour concevoir les aubes de turbine du puissant moteur à réaction GE9X. (Crédits  : Avio Aero)

180 pièces moins chères en fabrication additive 

En début d'année 2020, GE Aviation a réalisé un audit de ses pièces moulées. « Nous cherchons toujours à réduire les coûts des produits existants », a déclaré Eric Gatlin, responsable de la fabrication additive de GE Aviation. « Nous avons donc analyser des centaines de pièces moulées que nous achetons. Puis nous nous sommes demandé si nous étions toujours plus compétitifs, s'il n'y a pas des choses que nous ne pouvions pas faire l'année dernière qui sont désormais réalisables. » Durant cet audit, la filiale de GE a réalisé que 180 pièces moulées seraient moins chères à produire par fabrication additive. Parmi les critères pris en compte pour identifier ces pièces : leurs dimensions, leurs caractéristiques, leurs géométries, mais également la capacité d'impression des machines dont dispose GE et les besoins de post-traitement. Les ingénieurs en ont conclu que la fabrication additive pouvait être plus intéressante pour la production de pièces préexistantes aux géométries simples et celles aux géométries complexes, par exemple des éléments avec des canaux internes.

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Accelerometer cap GE Aviation

Le capuchon de l'accéléromètre, l'une des quatre pièces du système de purge d'air du moteur qui ont été produites en fabrication additive. (Crédits : GE Aviation)

Un processus permis par la crise sanitaire

Dans un contexte où l'usine de fabrication additive d'Auburn était à l'arrêt, les ingénieurs en ont profité pour se concentrer sur d'autres projets. L'impression 3D des quatre pièces métalliques auparavant moulées a donc été lancée grâce à la crise sanitaire de la Covid-19. « Nous sommes un atelier de production et nous ne pouvions réaliser un projet comme celui-ci qu'après que le centre de technologie additive de GE Aviation ait développé le processus de production à faible cadence. », a déclaré Jeff Eschenbach, chef de projet senior et chef de projet à l'usine d'Auburn. Après une longue phase de test pour élire les pièces les plus urgentes et rentables, l'équipe s'est dirigée vers quatre capuchons d'adaptateur pour le système de purge de l'air du moteur L9000. Ces pièces mesurent 9 centimètres de diamètre pour 15 centimètres de haut. Elles ont toutes été imprimées sur le même plateau par la Concept Laser M2 de GE, ce qui a permis un gain de temps considérable. Grâce à des analyses, des simulations et des tests sur des éprouvettes imprimées en même temps que les pièces – certaines à l'intérieur même du capuchon – les équipes de GE ont prouvé qu'elles sont aussi performantes que les pièces moulées. 

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Capuchons GE Aviation

Les capuchons du purgeur d'air imprimé en 3D par GE Aviation. (Crédits : GE Aviation)

Ces capuchons de rechange sont des répliques exactes des pièces moulées, sans aucune reconception ou amélioration. « Ce qui m'a frappé était que nous pouvions prendre un modèle de moulage existant, le reproduire rapidement sur nos imprimantes, et dans les semaines suivant le démarrage du projet, les pièces finales étaient de la même qualité que leur homologues moulés. Ce projet sert de modèle pour les travaux futurs » a déclaré Jeff Eschenbach, chef de projet senior et chef de projet à l'usine d'Auburn.

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