Les fabricants et les entrepreneurs du monde entier ont profité de l’occasion pour démontrer que l’innovation basée sur l’impression 3D est bien vivante dans le secteur aérospatial lors du Farnborough International Airshow (FIA) de cette semaine.

Malgré le grésillement du Royaume-Uni dans des températures record allant jusqu’à 104F (40oC), des entreprises aérospatiales mondiales se sont rendues dans la ville de Farnborough pour présenter leurs dernières réalisations technologiques. En raison de COVID-19, l’événement marque la première FIA ​​en quatre ans. En tant que tel, le salon a servi de lieu de rencontre pour les acteurs de l’aviation, de l’espace et de la défense afin de se reconnecter et d’établir des partenariats intersectoriels.

Cela dit, la FIA de cette année n’a pas seulement porté sur des accords commerciaux de plusieurs millions de dollars; il a également vu MELD, GKN Aerospace, Burloak Technologies, Skyrora et bien d’autres encore s’ouvrir aux avancées de l’impression 3D de pointe. Dans l’un de ces cas, la PDG de MELD, Nanci Hardwick, a expliqué à Paul Hanaphy, de 3D Printing Industry, qui a assisté à l’événement en début de semaine, comment son entreprise utilise l’impression 3D pour répondre aux besoins de la défense américaine.

« Vous savez peut-être que l’armée américaine construit actuellement la plus grande imprimante 3D métallique au monde avec la technologie MELD », a déclaré Hardwick. « La motivation de l’armée est de pouvoir créer des coques de chars entières qui ont une structure monolithique. Donc, pas de soudures, pas de faiblesses, dues à la fonte du métal, car c’est l’endroit le plus faible et donc le plus menaçant pour la vie des soldats à l’intérieur du véhicule.

« Si nous pouvons créer une structure monolithique avec des propriétés forgées comme MELD est capable d’imprimer, alors nous augmentons la sécurité des combattants. »

Un avion de chasse F-16C exposé au Farnborough International Airshow. Photo de Paul Hanaphy.

L’impression 3D MELD entre en action

Travaillant depuis sa base de Christiansburg, en Virginie, MELD est le développeur d’une méthode d’impression 3D à l’état solide unique, dans laquelle les matériaux ne nécessitent pas de fusion lors du dépôt. Contrairement à l’impression 3D métallique traditionnelle, ce processus de dépôt par agitation par friction additive se déroule en dessous de la température de fusion et voit une tige de matériau poussée à travers un outil rotatif creux, d’une manière qui la « frotte » sur un substrat en dessous.

Bien que l’outil rotatif de la technologie ait pour effet de chauffer le matériau et de le rendre suffisamment souple pour qu’une telle déformation se produise, les matières premières ne sont jamais chauffées au point de fondre. Étant donné que ce processus, dans lequel la charge est ensuite soulevée et repoussée pour permettre le dépôt en couches, n’a pas besoin d’avoir lieu dans une chambre à atmosphère contrôlée, il ouvre également de nouvelles possibilités en grand format.

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« Cette [our technology] offre tant d’opportunités », explique Hardwick. « Parce que nous restons en dessous de la température de fusion, nous pouvons imprimer littéralement n’importe quel métal, et il n’y a aucune autre technologie que je connaisse qui puisse dire cela à cette échelle. Comme nous imprimons dans une atmosphère ouverte, il n’y a pas non plus de limite de taille.

En plus de faciliter la création d’impressions monolithiques en adaptant sa technologie à un système Ingersoll Machine Tools de 10 x 6,5 x 4 mètres pour l’armée américaine, Hardwick ajoute que la technologie de l’entreprise a un potentiel d’application de réparation étendu.

« Disons que vous êtes dans une situation de fonctionnement avancé et que vous avez un très gros équipement de turbomachines », dit-elle. « Nos machines peuvent être amenées dans cette installation, utilisées à l’air libre et effectuer des réparations. Dans de nombreux cas, les pièces doivent être remplacées car il n’existe aucune technologie de réparation existante. Vous pouvez maintenant réparer avec le matériel d’origine et répondre aux préoccupations concernant la réparation [technologies] de cette façon. »

La technologie Additive Friction Stir Deposition de MELD Manufacturing en action.  Gif via MELD Manufacturing.
La technologie d’impression 3D à l’état solide de MELD Manufacturing en action. Gif via MELD Manufacturing.

GKN publie une mise à jour sur l’innovation DED

Alors que MELD se concentre principalement sur le développement de son offre d’impression 3D, GKN Aerospace opère principalement dans le domaine aérospatial. Cependant, ne souhaitant pas passer à côté du potentiel de la technologie dans le secteur, l’entreprise continue de contribuer à de nombreux programmes de R&D connexes, qui s’articulent autour du dépôt de métal laser par fil (LMD-w) ou du dépôt à énergie dirigée à base de poudre (DED). impression en 3D.

S’adressant à l’industrie de l’impression 3D à la FIA 2022, Henrik Runnemalm, vice-président du centre technologique mondial suédois de l’entreprise, a expliqué que depuis le début des années 2000, elle a réussi à adopter les deux technologies, avec des pièces produites via les processus « qui volent aujourd’hui ». mais il « continue de repousser les limites ».

GKN Aerospace tente notamment de le faire en travaillant dans le cadre d’initiatives aux États-Unis, au Royaume-Uni et en Suède pour perfectionner différents éléments techniques du DED, allant des systèmes de contrôle à l’acquisition de données. Ce faisant, Runnemalm affirme que l’entreprise vise à constituer un portefeuille qui lui permet d’atteindre « le Saint Graal de la mise sur le marché de produits certifiés ».

« Notre voyage DED a été fait », a ajouté Runnemalm. « D’autre part, nous avons exploré différentes techniques, à la fois laser et fusion par faisceau d’électrons. Il a été un peu plus difficile de trouver toutes les étapes nécessaires pour pouvoir certifier ces types de technologies, mais nous les faisons avancer. Notre ambition est d’atteindre le zéro défaut [parts]nous poussons l’impression 3D dans cette direction.

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Une structure arrière de turbine GKN Aerospace avec des
Une structure arrière de turbine GKN Aerospace avec des « secteurs H » imprimés en 3D. Photo de Paul Hanaphy.

Skyrora et Burloak atteignent les étoiles

Pendant ce temps, dans la zone spatiale de la FIA, le fabricant britannique de fusées Skyrora exposait quelques jours seulement après avoir annoncé l’ouverture de ses nouvelles installations d’essais de moteurs en Écosse. Lors du salon, la responsable des communications commerciales de la société, Nickie Finnegan, a expliqué pourquoi elle avait choisi de développer son imprimante 3D Skyprint 2 et de la déployer dans la construction de la fusée Skyrora XL en cours d’assemblage.

« Nous l’avons fait pour plusieurs raisons », a déclaré Finnegan. « Nous avons la durabilité comme l’un de nos principaux objectifs. Elle utilise donc beaucoup moins de ressources lorsqu’elle est produite par fabrication additive, et nous pouvons également localiser notre chaîne d’approvisionnement en ayant cette imprimante 3D sur place. Ce qui est également bon à des fins économiques. En ce qui concerne la conception même des véhicules, les matériaux que nous utilisons sont beaucoup plus efficaces en termes de poids.

« Nous cherchons à réutiliser les composants à l’avenir et nous essayons de trouver des matériaux plus résistants à l’eau, il y a donc plusieurs raisons pour lesquelles nous utilisons la fabrication additive. »

Ailleurs lors de l’événement, le fournisseur de services de production canadien Burloak Technologies était également heureux de parler de l’impression 3D dans le contexte des composants spatiaux avancés. En 2020, la société a révélé qu’elle avait été engagée par MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA) pour développer des pièces satellites imprimées en 3D durables, via sa flotte de machines à fusion laser sur lit de poudre, à faisceau d’électrons et DED.

Dans une interview avec 3D Printing Industry, le vice-président et directeur général de Burloak Technologies, Jason Ball, a expliqué en profondeur comment l’adoption de l’impression 3D dans de telles constructions aide les clients à réaliser des opportunités d’allègement et de consolidation de pièces.

« Vous pouvez prendre des pièces qui sont traditionnellement usinées et les rendre beaucoup plus légères, ce qui aide vraiment dans l’aérospatiale », a expliqué Ball. « Vous pouvez assembler des pièces lors du processus d’assemblage, vous les imprimez toutes en une seule pièce. Nous pouvons également utiliser des matériaux exotiques comme l’Invar, un matériau thermiquement stable, pour produire des composants optiques pour les satellites. Il y a donc beaucoup de choses de niche que nous pouvons faire pour aider les clients.

« Je pense qu’additif [manufacturing] est au début d’un voyage s’il s’agit d’une technologie perturbatrice », a-t-il ajouté. « Les gens vont apprendre à concevoir des pièces pour en tirer parti. Nous allons voir le portefeuille grandir au fur et à mesure et consolider de plus en plus de pièces, et les concevoir très différemment de ce que nous faisons aujourd’hui.

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Le nouveau design Overture de Boom Supersonic.  Image via Boom Supersonic.
Le nouveau design Overture de Boom Supersonic. Image via Boom Supersonic.

Boom, Pratt & Whitney dans les progrès de l’aviation

Enfin, dans l’aviation civile, il a été annoncé que Pratt & Whitney avait installé un système Velo3D Sapphire à l’approche de la FIA 2022. Bien que l’équipe de la firme n’ait rien à ajouter sur le sujet lors de l’événement, elle a une longue histoire d’utilisation la technologie, ayant précédemment imprimé en 3D des pièces de moteur de turbosoufflante aux côtés de GKN Aerospace, et a travaillé avec Norsk Titanium pour imprimer en 3D un rotor à pales intégrales.

Avant l’événement, le PDG de la société, Benny Buller, a déclaré qu’il était impatient de voir comment Pratt & Whitney « innove ses conceptions les plus critiques » et « comment les économies d’échelle d’un système interne contribuent à augmenter les cas d’utilisation adressables ». .”

Le deuxième jour de la FIA 2022, Boom Supersonic a également dévoilé un design remanié de son prochain avion de ligne commercial supersonique Overture. Après 26 millions d’heures de conception de logiciels simulés, cinq tests en soufflerie et 51 itérations, l’avion révisé comprend désormais un fuselage profilé et des ailes de mouette, conçus pour améliorer sa traînée et son efficacité énergétique, ainsi que sa maniabilité subsonique et transsonique.

Lors de la conférence de presse de la société, son PDG, Blake Scholl, a suggéré que des « technologies de pointe » étaient utilisées pour développer « chaque composant et chaque système » dans la nouvelle Overture, sans préciser de quoi il s’agissait. Cependant, étant donné que le démonstrateur XB-1 de l’engin comprend 21 pièces imprimées en 3D, il est plausible que ces changements de conception impliquent également la technologie à un certain niveau.

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L’image en vedette montre un avion de chasse F-16C exposé au salon aéronautique international de Farnborough. Photo de Paul Hanaphy.