Electroimpact présente SCRAM : une imprimante 3D à fibres continues 6 axes pour la fabrication d'aérocomposites sans outillage

Electroimpact (Washington, États-Unis) a intégré un processus de placement automatisé de fibres (AFP) thermoplastique consolidé in-situ hors autoclave (OOA) et un processus avancé de fabrication par filament fondu (FFF) d'impression 3D dans un système unifié de fabrication additive robotique composite évolutive (SCRAM). SCRAM est une véritable imprimante 3D industrielle à fibres continues 6 axes, qui permet la fabrication rapide sans outillage de structures composites intégrées de qualité aérospatiale. Des thermoplastiques haute performance combinés à un haut pourcentage de renforcement en fibres continues sont utilisés pour produire des pièces aux propriétés matérielles exceptionnelles, inédites dans le monde de la fabrication additive. Electroimpact affirme que cette technologie n'a pas d'équivalent dans l'industrie.

Une impression « vraie 3D »

La plupart des processus d'impression 3D sont exactement décrits comme de l'impression « 2,5D », car le matériau est déposé successivement en tranches planes, qui sont ensuite empilées pour former un objet 3D. Le processus SCRAM, cependant, peut être considéré comme de la « vraie 3D » car les couches de thermoplastique renforcé de fibres continues peuvent prendre la forme de contours complexes, tels que des surfaces aérodynamiques et des conduits pour écoulement de fluide. De plus, comme c'est un processus 6 axes, l'orientation des fibres dans chaque couche peut être adaptée à l'application spécifique pour fournir une distribution optimale de la résistance et de la rigidité dans toute la pièce, un peu comme un système AFP conventionnel.

Outillage imprimé à la demande

Chaque cellule SCRAM est équipée non seulement d'un système d'impression thermoplastique renforcé — un AFP réduit, plus dextre, avec consolidation in-situ (ISC) — mais aussi d'un système de fabrication rapide d'outillage basé sur un processus FFF avancé. Le placement automatisé de fibres conventionnel nécessite un investissement substantiel dans un outillage dur, inflexible, coûteux et à longs délais. En revanche, SCRAM peut simplement imprimer l'outillage de support à la demande, en partant d'une simple plaque plane. Plus tard, après l'impression de la pièce, le matériau d'outillage est dissous, permettant des itérations de conception rapides. Cela permet aussi la création de géométries de pièces telles que des canaux internes difficiles ou impossibles à produire par des moyens conventionnels.

Système multi-matériaux

En plus du processus d'impression thermoplastique renforcé de fibres continues (AFP ISC) et du processus d'impression d'outillage de support FFF, les cellules SCRAM sont également équipées d'une buse FFF optimisée pour le dépôt de matériau thermoplastique renforcé de fibres courtes ou « hachées ». Un système de chauffage laser propriétaire est incorporé, produisant des liaisons exceptionnellement fortes entre les couches. Ce processus est idéal pour les situations où le dépôt de fibres continues est géométriquement impossible ou ne fait pas sens.

Comme le processus à fibres continues, c'est un processus d'impression « vraie 3D » où les couches ne sont pas contraintes à une pile de plans. Des géométries complexes telles que des cœurs à densité variable et d'autres structures internes peuvent être imprimées directement sur des couches renforcées de fibres continues avec des courbures très variables. Si désiré, des couches renforcées de fibres continues peuvent ensuite être déposées sur la structure de cœur renforcée de fibres hachées, formant une peau supérieure. Exemples de matériaux :

• Thermoplastiques de la famille PAEK (polyarylcétone) (PEEK, PEKK, etc.)
• Nylons et autres thermoplastiques basse température (PA12, ABS, etc.)
• Thermoplastiques hydrosolubles
• Fibre de carbone
• Fibre de verre
• Fibre de bore.

Configuration de la cellule SCRAM

Le système SCRAM d'Electroimpact utilise un contrôleur CNC Siemens 840D et un robot 6 axes avec son pack Accurate Robot breveté, incluant un 6e axe robot continu pour le passage des utilités avec rotation illimitée. L'interface de changement d'outils permet de prendre et déposer les effecteurs finaux sans couture, y compris un effecteur de dépôt multi-matériaux.

La cellule comprend une plateforme de construction chauffée avec plateau tournant chauffé et est logée dans une chambre de construction chauffée pour contrôler l'expansion et le retrait thermiques. SCRAM est également livré en standard avec un support d'étalonnage et de coupons, une suite logicielle de programmation CAM pour les pièces et une formation pour les opérateurs, mécaniciens et programmeurs.

Options disponibles :

• Effecteur d'extrusion de granulés plastiques à haut débit, pour déposer rapidement de gros outillages de support à partir de matière première peu coûteuse ;
• Effecteur d'usinage soustractif, pour ébarber les pièces et conditionner les surfaces d'outillage de support pour une finition et une précision optimales ;
• Système d'outillage de support partiellement réutilisable incorporant une couche sacrificielle hydrosoluble pour les courtes séries de production.

À propos d'Electroimpact

Electroimpact est un fournisseur expérimenté d'automatisation de fabrication et d'outillage pour l'industrie aérospatiale. L'entreprise est un havre pour les ingénieurs, qui sont verticalement responsables de tout le travail, du concept à l'acceptation client, avec un minimum de bureaucratie. Leurs projets incluent des systèmes d'assemblage automatisés complets pour ailes d'avions commerciaux, systèmes AFP (placement automatisé de fibres), machines de forage et de fixation robotiques de haute précision, machines de rivetage pour assemblage de panneaux d'aile et de fuselage, et équipements de manipulation de vaisseaux spatiaux et satellites.