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Aéronautique : première certification d’une pièce métallique porteuse imprimée en 3D

Le "A-Link" imprimé en 3D inséré dans le système antigivre d'un IAE V2500

Le « A-Link » imprimé en 3D inséré dans le système antigivre d’un IAE V2500 (crédits photo : Lufthansa Technik AG – Photographe : Jan Brandes)

Particulièrement élevés dans l’aérospatiale, les obstacles inhérents aux exigences de sécurité et de qualification auxquels se confronte l’impression 3D, commencent peu à peu à tomber. La dernière avancée encourageante qui nous est cette fois-ci rapportée par Lufthansa Technik, porte sur une pièce métallique porteuse de moteur d’avion. Un défi que ce spécialiste de la maintenance et de la révision des avions, est parvenu à relever en associant ses compétences à celles de Premium Aerotec, une filiale d’Airbus Group dédiée à la construction de structures métalliques et composites d’avions.

Ensemble les deux partenaires sont parvenus à tirer parti de la fabrication additive pour réaliser une pièce de rechange qui répond aux exigences de l’AESA, l’Agence européenne de la sécurité aérienne. Ce composant qu’on appelle “A-Link”, se destine plus exactement à être utilisé dans le système antigivrage d’un moteur IAE-V2500, le turboréacteur qui équipe les avions de ligne de la famille des Airbus A320.  En temps qu’expert et pionnier de la fabrication additive aéronautique, Premium Aerotec sera chargé de produire la pièce pour Lufthansa Technik sur son site de Varel en Allemagne. Rappelons que cette société que l’on connait également pour sa participation au projet NextGenAM, avait ouvert en 2015 une usine de fabrication entièrement dédiée à la FA. Un an plus tard, elle décrochait une certification de l’EASA l’autorisant à produire en série des pièces additives en titane pour un avion de transport militaire, le A400M de Airbus.

Première pièce aéronautique du genre certifiée par l’EASA, ce A-Link présent au nombre de neuf, permet de fixer un conduit d’air chaud en forme d’anneau dans le capot d’admission. Une protection qui permet notamment de protéger de l’accumulation de glace pendant les vols. La température à laquelle est exposée cette pièce, soit jusqu’à 300 °C, ainsi que l’usure induite par les vibrations du moteur au niveau des fixations, nécessiterait de la remplacer au bout de quelques années.

« des pièces métalliques destinées à être utilisées en dehors de la cabine peuvent également être fabriquées de manière additive et approuvées »

Le "A-Link" imprimé sur une poudre de titane

Le « A-Link » imprimé sur une poudre de titane (Image copyright : Premium AEROTEC)

Premium Aerotec précise qu’en temps normal, la dite pièce est fabriquée selon une technique classique de forgeage. Un procédé qui s’oppose totalement à fabrication additive, puisqu’il consiste à obtenir une pièce mécanique en appliquant une force importante sur une barre de métal (à froid ou à chaud) afin de la contraindre à épouser la forme voulue. On privilégie généralement cette approche à l’usinage lorsqu’il faut réaliser une pièce requérant une forte résistance mais une faible précision (boulonnerie, outillage…).

Le recours à la fabrication additive ici, est donc d’autant plus pertinent qu’il offre l’avantage de s’affranchir d’outillage, long et coûteux à produire. A cela s’ajoutent également les économies réalisées sur le titane, une matière première particulièrement onéreuse, en utilisant la stricte quantité nécessaire. Quant au procédé additif employé pour réaliser cette pièce en titane, on apprend que le choix des protagonistes s’est porté sur un système à fusion laser sur lit de poudre métallique.

L’autre information à retenir et qui remet en cause certaines idées reçues à propos de la fiabilité de l’impression 3D, est que les performances du A-Link imprimé en 3D ont dépassé les attentes. Prévue pour se conformer à celle obtenue par forgeage, la résistance à la traction mesurée s’est finalement révélée supérieure à la pièce originale. Un résultat d’autant plus surprenant que la pièce a été imprimée à l’identique, sans qu’aucune optimisation de conception n’ait été réalisée. Premium AEROTEC explique avoir pour cela effectué un grand nombre de tests d’impression en utilisant des prototypes pour atteindre la fiabilité et la répétabilité nécessaire. Forts de ce premier résultat, les deux partenaires entendent bien sûr s’appuyer sur la liberté géométrique de l’impression 3D pour créer une version optimisée qui soit encore plus performante.

« Cela fait des années que nous produisons des composants pour la cabine des avions, dont la grande majorité est en plastique, en utilisant l’impression 3D. Aujourd’hui, nous sommes en mesure de démontrer que des pièces métalliques structurellement pertinentes destinées à être utilisées en dehors de la cabine peuvent également être fabriquées de manière additive et approuvées pour les opérations de vol », conclut Soeren Stark, directeur de l’exploitation de Lufthansa Technik. « De cette façon, nous avons non seulement réalisé une économie de coûts pour le composant en question, mais aussi défini et qualifié tous les processus nécessaires à l’application de cette méthode de fabrication révolutionnaire pour les pièces métalliques structurellement pertinentes. »

pièce porteuse d'avion imprimée en titane

(crédits photo : Lufthansa Technik AG – Photographe : Jan Brandes)

Alexandre Moussion