Le premier moule à pale d’éolienne imprimé en 3D

Classés au 2e rang mondial derrière la Chine en terme de puissance éolienne installée, les Etats-Unis peuvent s’appuyer sur cette abondance d’énergie pour lutter contre le réchauffement climatique. Malgré les prises de position de Donald Trump sur l’environnement, de nombreux états se sont engagés à poursuivre les objectifs de l’accord de Paris en promouvant notamment les énergies propres. Alors que de nombreux projets écologiques à travers le monde exploitent les atouts de l’impression 3D, Sandia, le principal laboratoire national du département de l’Énergie des Etats-Unis, a récemment remporté le Prix national de la technologie 2018 du Federal Laboratory Consortium for Technology Transfer (FLC), pour le développement des premières pales d’éoliennes fabriquées à partir d’un moule imprimé en 3D.

Si l’énergie éolienne est l’une des sources les plus prometteuses en termes de durabilité et de fiabilité, la taille d’une pale d’éolienne implique des cycles de développement particulièrement longs et coûteux. Grâce à sa liberté de conception et de sa capacité à réduire les temps de production, l’impression 3D présente de sérieux atouts dans ce domaine par apport aux techniques traditionnelles. Pour la fabrication de son moule hors norme, Sandia s’est associée au spécialiste de l’impression 3D grand format Oak Ridge National Laboratory, mais aussi TPI Composites, le plus grand fabricant indépendant de pales d’éoliennes des Etats-Unis.

« Le département éolien de Sandia possède une expertise dans la conception de lames, mais notre groupe ne travaille pas avec la fabrication additive », a déclaré Josh Paquette, chercheur chez Sandia. « Ce projet a été l’occasion de combiner l’expertise de deux laboratoires et d’un conseiller de l’industrie qui pourrait immédiatement apporter ces connaissances dans le secteur privé. »

Comme le démontre régulièrement l’actualité de l’impression 3D, de nombreuses entreprises se sont appropriées cette technologie pour réduire drastiquement le temps de prototypage. Dans le cas présent, l’impression 3D a permis de ramener le temps de fabrication des moules de 16 mois avec les techniques classiques, à seulement trois mois ! En comparaison avec certaines pales d’éolienne pouvant mesurer jusqu’à 150 m, celle de Sandia est pourtant relativement petite, soit 13 mètres de longueur.

Alors que Sandia était chargée de diriger la phase de conception de la pièce et d’évaluer la faisabilité de l’utilisation de la fabrication additive, l’expertise de TPI a été sollicité pour analyser les paramètres mécaniques et la conception de CAO structurelle requise pour mouler avec succès la pale. Connu pour ses impressions 3D grand format parmi lesquelles des voitures, des mini bus, des pelleteuses ou encore des coques de sous-marin, le laboratoire ORNL a imprimé le moule en plusieurs sections, et en seulement deux semaines. Selon les protagonistes du projet, cette approche numérique et collaborative a permis de réduire le temps de production total de plus d’un an ! Grâce l’impression 3D, Sandia entend réduire les coûts et créer des opportunités pour les ingénieurs en concevant et testant plus librement leurs idées. Cette approche pourrait apporter plus d’innovation et d’améliorations potentielles dans l’efficacité énergétique.

A l’occasion d’une cérémonie de remise de prix qui avait lieu à la réunion nationale du Federal Laboratory Consortium en Pennsylvanie ce 25 avril, Sandia a été récompensée pour son « approche collaborative pour résoudre un problème pressant de l’industrie ». Aux Etats-Unis, d’autres projets similaires commencent à voir le jour. La société RCAM Technologies par exemple, a reçu l’année dernière une subvention de 1,25 million de dollars de la California Energy Commission (CEC), pour développer un système d’impression 3D visant à construire des mâts d’éoliennes.