Fabrication additive dans l'aérospatiale

La fabrication est un défi dans l'industrie aérospatiale. Non seulement les pièces aérospatiales sont extraordinairement complexes, mais elles doivent également être structurellement solides et répondre aux normes d'assurance qualité les plus élevées de presque toutes les industries.

Pour réduire les coûts et surmonter les défis de fabrication traditionnels, de nombreuses entreprises aérospatiales se tournent des processus de fabrication conventionnels vers la fabrication additive pour produire efficacement les pièces complexes dont elles ont besoin.

Sans aucun doute, la fabrication additive transforme l'industrie aérospatiale. La fabrication additive sur le marché de l'aérospatiale devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 22,17 % et atteindre 6,75 milliards de dollars d'ici 2026.

Fabrication conventionnelle par rapport à la fabrication additive dans l'industrie aérospatiale

La fabrication additive est un processus dans lequel un matériau est ajouté à la structure d'un objet tridimensionnel une couche à la fois, sur la base de l'impression de données CAO (un modèle numérique 3D). C'est aussi ce qu'on appelle communément l'impression 3D.

Ceci est différent des processus de fabrication traditionnels, également connus sous le nom de fabrication soustractive. Avec la fabrication conventionnelle, le matériau est mis dans un moule pour durcir. Lorsque le matériau sèche ou refroidit, il est retiré du moule et l'excédent de matériau est éliminé pour former le produit final - d'où le terme soustractif.

Dans le processus de fabrication conventionnel, les étapes suivantes se produisent :

• Design for manufacturing (DFM) pour s'assurer que la pièce peut être fabriquée
• Analyse vibratoire
• Itérer
• Fabrication
• Tester
• Itérer

Avec la fabrication additive, il y a moins d'étapes de fabrication et le processus se déroule comme suit :

• Conception
• Pré-traitement pour s'assurer que le design peut être imprimé
• Itérer
• Fabrication

L'impression 3D dans l'aérospatiale basée sur des modèles CATIA révolutionne l'industrie de la fabrication aérospatiale en modifiant la façon dont les pièces sont fabriquées.

Voici six façons d'utiliser la fabrication additive dans les applications aérospatiales.

1. Construire des pièces avec des géométries complexes

Des pièces d'hélicoptères aux turbomoteurs, les composants aéronautiques nécessitent des structures géométriques très complexes dans des espaces parfois très restreints.

Plutôt que de créer de petites pièces complexes séparément et de les combiner plus tard, un ingénieur de conception peut créer des modèles 3D de l'ensemble de la structure en utilisant l'impression de données CAO - composants intérieurs et tout. Ensuite, l'imprimante 3D peut créer une pièce sans soudure qui comprend toutes les dimensions internes complexes et les géométries complexes, sans assemblage requis. Une telle méthode peut être utilisée même pour la fabrication additive de moteurs à réaction pour avions.

Grâce à la fabrication additive, il est possible de créer des pièces complexes avec moins de temps et d'énergie à partir d'une grande variété de matériaux, y compris le métal et la fibre de carbone.

2. Prototypage plus efficace

Sans avoir besoin de concevoir des moules et d'externaliser la production, les ingénieurs aérospatiaux peuvent concevoir et imprimer des prototypes en une fraction du temps qu'il faudrait en utilisant les méthodes de fabrication traditionnelles. Grâce à la possibilité de créer et de tester des prototypes plus rapidement, les entreprises aérospatiales peuvent accélérer leur mise sur le marché et garder une longueur d'avance sur la concurrence.

En aérospatiale, il est très important qu'une pièce soit produite conformément aux spécifications. Avec la fabrication conventionnelle, le processus de spécification a déjà été mis en place. Cependant, le processus de spécification n'a pas été mis en place avec la fabrication additive, donc s'assurer qu'une pièce fabriquée a été produite conformément aux spécifications n'est pas aussi clair.

Certains défis actuels de la fabrication additive dans l'aérospatiale sont les suivants :

• Respecter les normes de fabrication en créant des pièces cohérentes - chaque pièce doit être identique à la pièce produite avant elle.
• Imprimer à plus grande échelle, puisque l'impression 3D est une technologie plus récente.
• Pour les fournisseurs de l'industrie aérospatiale, réussir les tests et respecter les normes de conformité - car ces processus ne sont pas mis en place pour les pièces fabriquées de manière additive.

3. Production rentable

La fabrication additive peut non seulement réduire le temps de création de prototypes, mais elle peut également réduire le coût.

Avec la fabrication conventionnelle, les déchets de matériaux peuvent atteindre 98 % pour de nombreuses applications aérospatiales. Vous pouvez vous retrouver avec beaucoup de copeaux de métal après soustraction, et créer le bon moule peut être un long processus.

Étant donné que le matériau est ajouté et non soustrait avec la fabrication additive, il peut réduire considérablement les déchets de matériaux, aidant les fabricants à économiser de l'argent sur les coûts de production. Il y a des coûts initiaux associés à la mise en place de processus de fabrication additive. Cependant, les économies réalisées sur le long terme compensent ces dépenses préliminaires.

4. Augmenter la résistance interne des pièces

Chaque fois que des pièces plus petites sont combinées pour former un objet plus grand, cela réduit l'intégrité structurelle de l'ensemble. Grâce à la fabrication additive, les ingénieurs concepteurs peuvent créer des pièces entières, y compris des centres creux et des composants intérieurs, sans joints faibles et vulnérables.

De plus, la fabrication additive dans l'industrie aérospatiale peut très bien tirer parti des matériaux composites. Il s'agit d'un domaine où la fabrication additive présente un net avantage par rapport à la fabrication conventionnelle.

Avec la fabrication additive, lorsque vous déposez votre tranche ou vos couches dans la direction dans laquelle la force va entrer, cela permet à votre pièce finale d'être exceptionnellement résistante dans cette direction.

5. Créer des composants légers

Le carburant est l'un des coûts les plus élevés de l'industrie aérospatiale. La meilleure façon de réduire la consommation de carburant est de créer des pièces plus légères. Malheureusement, lors de l'utilisation de la fabrication conventionnelle, il est presque impossible de créer des pièces plus légères sans sacrifier l'intégrité structurelle.

Fabrication additive de pièces d'avion sans qu'il soit nécessaire d'assembler des composants tels que des boulons et des vis, les procédés de fabrication additive peuvent réduire le poids du châssis de 25 %, tout en augmentant l'intégrité structurelle. Non seulement la fabrication additive réduit la consommation de carburant, mais elle augmente également la résistance globale de l'avion.

6. Diminuer les besoins de stockage

L'industrie aérospatiale possède l'une des chaînes d'approvisionnement les plus longues de toutes les industries. Afin d'avoir des pièces disponibles, de nombreuses entreprises aérospatiales stockent de grandes quantités de composants dans des entrepôts - un autre problème de coût et de logistique.

Parce que le processus de fabrication additive est rapide et efficace, les fabricants aérospatiaux peuvent produire des composants - y compris des pièces personnalisées - en interne en une fraction du temps et du coût que s'ils devaient le commander via la chaîne d'approvisionnement standard. Cela réduit le besoin d'avoir des pièces à portée de main ou de maintenir de vastes installations de stockage.

L'avenir de la fabrication additive dans l'aérospatiale

Avec la possibilité de créer rapidement et efficacement des pièces personnalisées, légères et structurellement saines, il n'est pas étonnant que de nombreuses entreprises se tournent vers la fabrication additive pour les applications aérospatiales.

En ce qui concerne l'avenir de la fabrication additive dans l'aérospatiale, les modèles CAO jouent un rôle central. Compte tenu des exemples de fabrication additive disponibles dans l'aérospatiale et des perspectives de recherche, il est évident que des modèles CAO sont actuellement utilisés et sont précieux pour les entreprises aérospatiales.

À mesure que de plus en plus d'entreprises aérospatiales passeront des processus de fabrication conventionnels aux processus de fabrication additive, l'accent sera davantage mis à long terme sur la capacité d'imprimer des modèles CAO.

Avec plus de 35 ans d'expertise en modélisation 3D dans une gamme d'industries, y compris la fabrication additive dans l'industrie spatiale, Spatial a créé des données CAO de prétraitement de qualité supérieure et dispose des outils nécessaires pour créer un logiciel de prétraitement pour imprimer une impression 3D précise et géométriquement précise CATIA modèles.

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