GE Aviation, un fournisseur multinational de moteurs à réaction, de composants et de systèmes intégrés, est devenu le premier à proposer la fabrication additive métallique pour la réparation de composants de moteurs à réaction commerciaux.
L’usine de Loyang de la société à Singapour est devenue la première installation de maintenance, de réparation et de révision (MRO) au monde à avoir été approuvée pour utiliser la technologie à cette fin.
« Cette technologie perturbatrice peut être utilisée pour de nombreuses applications, pas seulement dans l’aviation », a déclaré Chen Keng Nam, directeur exécutif de la fabrication chez GE Aviation Engine Services Singapore (GE AESS) à Singapour. « Quand je vois au-delà du domaine de la réparation dans la nouvelle marque, c’est époustouflant de voir les pièces que nous pouvons concevoir et imprimer à l’aide d’additifs.
« Maintenant, les concepteurs utilisent la capacité de produire de nouveaux designs qui ne pouvaient pas être imaginés ou fabriqués auparavant avec des méthodes traditionnelles. »
L’impression 3D chez GE Aviation
Depuis que GE a intégré pour la première fois la fabrication additive dans son moteur GE90, la technologie a joué un rôle clé dans le développement du moteur GE9X de nouvelle génération de la société, sur lequel elle travaille depuis 2013.
En 2020, Boeing a effectué le premier vol de son jet 777X propulsé par deux moteurs GE9X, qui sont chacun équipés de plus de 300 pièces imprimées en 3D. Outre ses moteurs, GE Aviation déploie également la fabrication additive pour d’autres composants d’avion et a livré son 100 000e embout de buse de carburant LEAP imprimé en 3D en août de l’année dernière.
En ce qui concerne le MRO, GE Aviation utilise déjà l’impression 3D pour réparer les pièces de ses moteurs CF6, qui, selon elle, est le moteur commercial le plus fiable et le plus vendu sur les gros porteurs. Le prochain objectif, selon la firme, est de déployer la technologie pour réparer les pièces de son moteur CFM56, qui serait le moteur le plus vendu de l’histoire de l’aviation commerciale.
Impression 3D pour l’aérospatiale MRO
Lors de la réparation de pièces usagées, la réparation doit être personnalisée pour chaque pièce car chacune s’use différemment pendant le service, une capacité qui peut être réalisée avec l’impression 3D. La fabrication additive pour la réparation permet également de nouveaux niveaux de complexité et offre un potentiel important dans ce domaine.
« Dans cette partie de la chaîne d’approvisionnement, nos clients apprécient vraiment les délais d’exécution plus rapides, et c’est ce que nous réalisons », a déclaré Iain Rodger, directeur général de GE AESS. « L’utilisation de nos machines GE Additive Concept Laser M2 réduit généralement de moitié le temps qu’il nous faut pour réparer ces pièces d’avion. »
Un exemple d’utilisation de l’impression 3D pour la MRO chez GE Aviation concerne la réparation des aubes de compresseur haute pression (HPC) qui fonctionnent à des vitesses élevées et avec des dégagements serrés dans les moteurs d’avions. Les lames sont sujettes à une usure régulière qui nécessite une réparation et un remplacement continus au fil du temps, impliquant traditionnellement un long processus de coupe, de soudage et de meulage pour créer la forme appropriée pour la pièce.
Pour rendre la réparation des bouts de pales HPC plus efficace, GE Aviation a développé un processus de fabrication additive automatisé qui permet d’économiser à la fois du temps et des coûts en termes de main-d’œuvre et d’usinage. Le processus utilise un logiciel d’analyse d’image qui cartographie la forme d’une lame usagée et crée des instructions personnalisées pour l’imprimante 3D Concept Laser M2 de GE afin de fabriquer une nouvelle pointe. La pièce imprimée en 3D peut ensuite être finie avec un minimum de traitement supplémentaire.
« La productivité a augmenté avec nos employés capables de réparer deux fois plus de pièces en une journée par rapport au processus de réparation conventionnel », a déclaré Rodger. « Moins d’équipement est également nécessaire pour le post-traitement, de sorte que l’espace au sol requis est réduit d’un tiers. De plus, nous évaluons actuellement ce que nous allons faire dans les pièces de turbine et d’autres composants au-delà des compresseurs.
« Au jour le jour, en travaillant avec les clients, ils sauront qu’il y a une différence car ils verront leurs pièces leur revenir plus rapidement. »
Outre des délais d’exécution plus rapides, le déploiement de l’impression 3D métallique pour la réparation de pièces d’avion présente également des avantages durables.
« Pour moi, l’un des avantages significatifs de l’additif est sa durabilité », a ajouté Rodger. « Cela va nous permettre de réparer plus de pièces et de jeter moins de pièces à la poubelle, d’utiliser moins d’énergie, de générer moins de déchets et d’avoir une empreinte plus petite. La capacité de réparation est une partie importante du parcours vers la durabilité. Au fur et à mesure que l’industrie se développe et que de nouvelles technologies sont développées, cela ne fera qu’augmenter.
Obtention de l’approbation pour AM MRO à Singapour
Le Conseil de développement économique de Singapour a soutenu les essais de développement initiaux de GE Aviation pour l’introduction dans le pays de la fabrication additive métallique pour le MRO des avions. L’équipe de Singapour a affiné le processus de réparation, en concevant des outils pour préparer et imprimer efficacement les pièces, avant de procéder à des essais approfondis de la technologie pour garantir la qualité et la sécurité des pièces.
« Alors que les équipes du GE Aviation Additive Technology Center à Cincinnati et de GE Additive Lichtenfels en Allemagne travaillaient sur le développement des paramètres d’impression pour la machine Concept Laser M2, notre équipe ici à Singapour s’est concentrée sur les modifications nécessaires pour rendre le processus robuste et convivial en production. un processus de réparation à haut volume », a déclaré Shih Tung Ngiam, directeur principal de l’ingénierie chez GE Aviation.
En 2020, GE Additive a développé une ligne de production pilote et un système automatisé de recyclage de poudre pour rationaliser l’opération de réparation, mais cela a été retardé pendant un certain temps par la pandémie de Covid-19. L’année suivante, l’équipe de Loyang était prête à lancer la chaîne de production à grande échelle pour la réparation des aubes HPC.
L’équipe a constaté que l’utilisation de l’imprimante 3D métallique Concept Laser M2 permettait non seulement de réparer les composants plus rapidement en utilisant moins d’espace au sol, mais aussi de produire la lame réparée très proche de la forme finale souhaitée, nécessitant beaucoup moins de travail et d’équipement pour obtenir le fini. partie.
« L’additif nous donne de la vitesse et de la productivité avec moins d’espace au sol requis », a déclaré Ngiam. « Nous avons longuement réfléchi à la meilleure façon d’intégrer les M2 dans le reste de la chaîne de réparation. Nous avons effectué une évaluation des parties de la réparation que nous devrions laisser de côté, de celles qui pourraient bénéficier d’un additif et des autres modifications que nous devions apporter au processus de réparation pour qu’il ait un sens.
Les équipes de GE Aviation ont ensuite mis en place un processus d’assurance qualité robuste pour garantir que le processus MRO additif puisse être approuvé pour la production de pièces finales. L’installation a maintenant obtenu l’autorisation d’utiliser son processus de réparation de fabrication additive métallique pour le MRO de pièces de moteurs à réaction commerciaux.
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L’image en vedette montre GE Aviation a utilisé l’impression 3D pour produire des pièces d’avion, y compris dans le moteur à réaction 777x de Boeing (photo). Photo via Boeing.
Olive Angelini a couvert l’informatique, la CAO et le BIM pour les magazines Building Design + Construction, Structural Engineer et CE News. Il a remporté six prix de l’American Society of Business Publications Editors et a fait partie de l’équipe de reportage du prix Jesse H. Neal 2012 pour la meilleure série d’histoires liées à un sujet.