News Mercredi 13 mars 2019 - 08:45

Un outil de préforme imprimé pour fabriquer des ailes d’avion

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Grâce à la fabrication additive, la société espagnole IDEC, assistée de son prestataire de services de prototypage avancé Wehl & Partner, a réussi à réduire ses délais et ses coûts de conception d'une aile d'avion courbe. L’entreprise a également diminué sa production de déchets. Une étude de cas présentée à l’occasion du JEC 2019 !

Remplacer des métaux par des matériaux polymères

Financé par le gouvernement espagnol, le projet de l’IDEC a été de remplacer l'utilisation de l’aluminium dans une application d'outillage incluant du courant électrique pour une technologie de « moulage par transfert de résine ». La fabrication d’un outil de préforme dans un matériau polymère résistant aux hautes températures et aux hautes pressions a été essentiel à la réussite de ce projet. En passant d’un métal à un polymère et en utilisant la fabrication additive, les ingénieurs de l’IDEC ont été en mesure de réduire de près de 67 % les coûts d'usinage CNC.

Conçus pour faciliter la superposition des composites dans le moule et accélérer le processus de durcissement, les outils de préforme sont généralement fabriqués en aluminium ou en résine époxy. La fibre composite est déposée sur la préforme. L'outil est ensuite chauffé pour prendre la forme du moule, en faisant passer un courant électrique à travers la fibre composite. Les métaux ne sont pas appropriés pour ces applications car ils ne sont ni assez robustes ni assez stables pour résister à des températures supérieures à 140 °C. « Ce projet a nécessité des températures élevées de l'ordre de 150 °C à 180 °C pour chauffer directement les couches, ce qui a fait de la fabrication additive FDM (par dépôt de matière fondue) de Stratasys et de l'utilisation de la résine ULTEM™ 1010, en particulier, le choix parfait. Bien qu'il existe des résines époxy résistantes à de telles températures, elles sont très onéreuses et n'auraient pas été financièrement viables », explique Diego Calderón, responsable de l'analyse structurelle chez IDEC.

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Un outil en résine ULTEM durable

Pour réaliser son outil de préforme, la société espagnole a sélectionné la résine ULTEM™ 1010, non conductrice et résistante. L'excellente résistance chimique et thermique du matériau lui a permis de concevoir un outil résistant à des températures supérieures à 150° C, ainsi qu'à des pressions élevées. La pièce a été imprimée sur la machine F900 de Stratasys. « Grâce à la fabrication additive de Stratasys, nous avons pu produire l'outil de préforme en 60 heures seulement. Avec l'usinage CNC, la production de ce type de pièce aurait demandé au moins quatre semaines. En fait, nous avons non seulement réduit les délais de production de l'outil de préforme, mais aussi accéléré l'ensemble du processus de moulage composite. Concrètement, la résine ULTEM™ 1010 nous a permis de réduire l'étape de chauffage composite d'une heure à dix minutes seulement, en faisant passer le courant électrique directement dans les couches composites. Cela n'aurait tout simplement pas été possible sans la fabrication additive FDM de Stratasys », explique Diego Calderón. « La préforme est si solide que l'équipe peut l'utiliser pendant au moins 25 cycles, ce qui n'est tout simplement pas possible avec l'époxy ou d'autres technologies de fabrication et matériaux similaires. »

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