5 façons clés dont la fabrication additive révolutionne l'aérospatiale et la défense

La fabrication additive s'applique à d'innombrables industries et applications, du prototypage à petite échelle à la production de moteurs de fusée raffinés. Si vous hésitez encore à intégrer les technologies de fabrication additive dans vos opérations, considérez ses nombreux bénéfices et applications pionnières dans l'aérospatiale et la défense.

Sommaire :

• Qu'est-ce que la fabrication additive ?
• Bénéfices de la fabrication additive
• Usages aérospatiaux de la fabrication additive
• Usages militaires et défense de l'impression 3D
• Intéressé pour en savoir plus ?

Qu'est-ce que la fabrication additive ?

La fabrication additive, aussi appelée impression 3D, est le processus de création d'un objet tridimensionnel à partir d'un modèle numérique 3D ou CAO. Comme l'implique le nom, elle fonctionne en ajoutant des matériaux couche par couche pour construire un objet. Matériaux : poudres métalliques, plastique, céramique. Elle peut augmenter, et parfois remplacer totalement les méthodes traditionnelles : usinage, découpe, tournage, façonnage, fraisage, et autres processus « soustractifs ».

Pendant le processus, un objet est conçu via logiciel CAO (Conception Assistée par Ordinateur) ou par scan de l'objet à imprimer. Le logiciel traduit le scan en cadre précis pour l'imprimante 3D à suivre couche par couche.

Bénéfices de la fabrication additive

De nombreux avantages inhérents à l'utilisation de la fabrication additive :

Coûts de développement réduits

La technologie de fabrication avancée a la réputation d'être coûteuse par son coût initial ; cependant, les coûts de développement réduits à long terme apportent des économies. Principal avantage : coût de main-d'œuvre réduit. Hormis le post-traitement, la plupart des imprimantes sont autonomes et nécessitent peu d'assistance opérateur. Les coûts de main-d'œuvre sont quasi inexistants comparés aux processus traditionnels nécessitant opérateurs hautement qualifiés.

De plus, la fabrication additive à bas volumes est compétitive en coût vs fabrication traditionnelle. Imprimer un prototype en 3D est souvent bien moins cher que par injection (pensez délai et coût d'outillage), fraisage, usinage.

Réduction des déchets produits

En concevant des brouillons en CAO et les envoyant à l'impression, le temps de création et production de nouveaux designs est drastiquement raccourci avec moins de déchets ; ce processus numérique-à-numérique élimine les étapes intermédiaires du prototypage traditionnel qui génèrent du gaspillage matière. Selon le matériau, cette réduction peut aussi signifier économies significatives (ex: titane).

De plus, l'impression 3D accélère les délais — capacité à créer itérations rapides, identifie problèmes d'ingénierie et design qui auraient pris semaines, sinon mois, en fabrication traditionnelle. Puisque la fabrication additive permet la création de designs complexes normalement trop difficiles ou coûteux, le développement de processus s'accomplit plus vite. Cela libère temps et argent pour d'autres usages. Globalement : processus de design plus efficace et efficient, moins de déchets, dépenses réduites.

Prototypage véritablement avancé

Avec la fabrication additive, vous pouvez concevoir et produire un prototype sur imprimante 3D en heures — pas semaines ! Au lieu de concevoir pour la fabrication, vous pouvez maintenant fabriquer pour l'utilité et l'usage. De plus, pièces produites pour spécifications clients complexes : game-changer pour le prototypage.

La fabrication additive permet de produire rapidement des maquettes d'un nouveau produit et une pièce pour un créneau de marché spécifique, menant potentiellement à des produits à marges élevées. Le processus manufacturier global devient plus rationalisé avec l'incorporation de la fabrication additive de bout en bout.

Usages aérospatiaux de la fabrication additive

Vu les bénéfices, logique que cette technologie s'applique à l'aérospatiale :

Construction de corps de fusée

Relativity Space, entreprise aérospatiale américaine basée à Los Angeles, développe technologies de fabrication, véhicules de lancement, moteurs fusée pour services de lancement orbital commercial. Leur usine Stargate abrite les plus grandes imprimantes 3D métal au monde et utilise dépôt d'énergie dirigé et alliages brevetés pour fabriquer les corps de fusées.

L'impression 3D leur permet de concevoir rapidement des composants intégrés réduisant le nombre de pièces de 100x vs véhicules de lancement traditionnels. Cela économise du poids et améliore la fiabilité, crucial pour l'économie des lancements spatiaux.

Construction de moteurs de fusée

Rocket Lab, fabricant aérospatial public américain et fournisseur de lancement petit satellite. Leur moteur Rutherford testé fin 2016, 200+ modèles produits depuis.

Chambres de combustion, injecteurs, pompes, vannes principales propergol sont tous imprimés 3D par fusion par faisceau d'électrons. Moteur résultant : simple, fiable, léger — seulement 35 kg / 77 lb — idéal pour lancements spatiaux à bas coût. Au-delà de l'atmosphère, leurs nouveaux propulseurs Curie et HyperCurie utilisent les mêmes principes.

Avancer les combinaisons d'astronautes

La fabrication additive n'est pas que pour les fusées ; elle produit aussi des combinaisons d'astronautes avancées. Quand SpaceX a envoyé des humains dans l'espace, les combinaisons de l'équipage étaient partiellement faites en fabrication additive.

Bien que l'entreprise garde les détails technologiques privés, un porte-parole a noté : « le casque est fabriqué sur mesure par impression 3D et inclut valves intégrées, mécanismes de rétraction et verrouillage de visière, microphones dans la structure du casque. »

Usages militaires et défense de l'impression 3D

Avancées aussi dans la défense avec la fabrication additive :

Projet coque sans joint

En avril, l'Armée américaine a signé un contrat pour son « Jointless Hull Project », objectif ambitieux : développer une imprimante 3D métal si grande qu'elle peut créer l'extérieur d'un camion militaire en une seule pièce géante. Mission : outil à grande échelle capable de produire coques de véhicules de combat sans joint, taille quasi-nette 30' x 20' x 12'.

Missions de déminage

Le Corps des Marines US a utilisé avec succès la fabrication additive pour sa mission de déminage en imprimant 3D un embout de tête pour moteur de fusée utilisé pour détoner une charge de ligne de déminage M58 (MICLIC).

Le MICLIC est une charge explosive linéaire propulsée par fusée qui ouvre un chemin à travers champs de mines et obstacles au champ de bataille. L'impression 3D de l'embout a permis aux Marines de surmonter les inconvénients coûteux et chronophages de la fabrication traditionnelle, offrant une méthode plus efficace. L'embout imprimé en acier inoxydable a été testé à Yuma Proving Ground, Arizona. Lors du test, l'embout 3D fut monté sur un moteur de fusée qui détona avec succès une charge de déminage.

Intéressé pour en savoir plus sur les bénéfices de la fabrication additive ?

La fabrication additive change la donne pour fabricants de toutes tailles. Elle permet de créer produits plus vite, moins cher — avec moins de déchets et meilleure précision. Vue d'ensemble : l'AM change aussi la vie des Américains au quotidien, percées médicales, transports et routes plus sûrs.

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