(crédits photo : Airbus Helicopters)
On le sait, le secteur aérospatial accorde une grande importance à la réduction du poids de ses composants. Motivée à la fois par des considérations économiques et environnementales, à l’instar de l’automobile, cette industrie a un besoin crucial de réduire sa consommation de carburant ce qui l’amène à développer des pièces plus légères.
L’arrivée de la fabrication additive a été particulièrement opportune, car elle présente un avantage significatif par rapport aux méthodes de fabrication soustractive qui offrent peu de liberté de conception, et où une grande quantité de matériau, souvent très coûteux, est gaspillée. Grâce à sa capacité à créer des formes géométriques complexes, cette technologie permet de produire des pièces allégées tout en minimisant l’utilisation de matériau, tout en ne consommant que la stricte quantité de matière nécessaire.
Couplée à l’optimisation topologique, elle peut permettre de réduire jusqu’à 80 % le poids de composants, tout en répondant parfaitement aux exigences mécaniques. Dans son dernier rapport dédié justement aux atouts de l’impression 3D pour réduire l’empreinte environnementale de la production de pièces, Sculpteo rapportait que lorsqu’une pièce est placée dans un véhicule, une réduction de masse de 10% pouvait donner entre 6% et 7% de réduction de la consommation de carburant et des émissions de CO2. Selon d’autres estimations, à raison d’1 kg retiré sur un avion, rapporté sur une flotte de 600 appareils, une compagnie pourrait ainsi économiser environ 90 000 litres de carburant par an.
Dans le secteur spatial, où le coût moyen de la mise sur orbite est d’environ 10 000 € par kilogramme, l’importance de cette économie est d’autant plus évidente. Ce qui explique pourquoi aujourd’hui 80% des pièces des métalliques des satellites sont produites par impression 3D. Il y a deux ans, lors d’une interview menée avec Thales Alenia Space, son préparateur impression 3D outillage m’avait révélé que chacun de leurs satellites comportait entre 100 et 200 pièces métalliques fabriquées grâce à l’impression 3D.
Dans ce contexte, il n’est donc pas surprenant d’apprendre qu’Airbus Helicopters SAS, premier fabricant d’hélicoptères civils au monde et l’un des principaux constructeurs d’hélicoptères militaires, vient d’ouvrir un nouveau centre d’impression 3D en Allemagne. La filiale du géant Airbus révèle avoir l’intention d’y fabriquer des composants métalliques par impression 3D pour ses prochains aéronefs. Une annonce qui n’est d’ailleurs pas sans faire échos au campus de fabrication additive inauguré par Safran l’an passé. Le motoriste français estime qu’à terme, 25% des pièces de certains de ses moteurs pourront être produites en fabrication additive.
« Cela aide les exploitants d’avions à réduire leur consommation de carburant et donc à réduire leurs coûts »
L’un des systèmes TruPrint 5000 de TRUMPF qui équipe le centre de fabrication additive d’Airbus Helicopters (crédits photo : Airbus Helicopters)
La société compte plus exactement s’appuyer sur les équipements du fabricant allemand d’imprimantes 3D TRUMPF, pour produire des pièces en titane qui équiperont de nouveaux hélicoptères et avions incluant le CityAirbus électrique, l’hélicoptère expérimental à grande vitesse Racer, ainsi que les avions de passagers Airbus A350 et A320.
« Grâce à des processus de fabrication innovants, nous travaillons sur les hélicoptères du futur. L’impression 3D permet notamment de réduire le poids des composants ». explique Helmut Färber, le responsable du centre d’impression 3D d’Airbus Helicopters SAS à Donauwörth « Cela aide les exploitants d’avions à réduire leur consommation de carburant et donc à réduire leurs coûts. Cela peut également contribuer à réduire les émissions de CO2 en vol. »
L’autre info très intéressante révélée Airbus Helicopters concernant son utilisation de la fabrication additive, est que depuis 2017, la société a produit pas moins de 9 400 arbres de verrouillage par le biais de cette technologie pour l’A350. Produits dans le cadre de l’activité portes d’avion basée à Donauwörth, ces pièces auraient nécessité onze tonnes de poudre de titane. À l’époque, la société disait s’appuyer sur le système EOS M 400-4 et les imprimer par lot de 28. Le chiffre avancé était que les pièces obtenues étaient 45 % plus légères et 25 % moins chères à produire que leurs équivalents traditionnels. À raison de seize arbres de verrouillage par A350, le gain de poids serait d’un peu plus de 4 kg par avion. Une fois la production pleinement opérationnelle, Airbus Helicopters avait déclaré qu’il prévoyait de livrer 2 200 composants par an. À ce jour, on apprend que d’autres pièces ont été imprimées par le constructeur, notamment pour l’avion électrique CityAirbus NextGen et l’hélicoptère expérimental à grande vitesse Racer.
« La fabrication additive permet d’économiser des matières premières coûteuses et peut réduire les coûts de production dans l’industrie aéronautique »
Lot de pièces métalliques imprimées à partir de la technologie PBF de Trumpf, et dont la masse a pu être réduite grâce à un design optimisé (crédits photo : Trumpf)
Pour produire les composants de ses nouveaux aéronefs, Airbus Helicopters s’appuiera donc sur les machines de TRUMPF, des machines à fusion laser sur lit de poudre permettant de traiter des métaux tels que le titane et l’aluminium. Contrairement à d’autres procédés de fabrication additive qui nécessitent généralement plus de matériau que celui effectivement utilisé pour créer la pièce, ces machines offrent également l’avantage de réutiliser une quantité importante des excédents de poudre qui n’ont pas été utilisés dans le processus d’impression.
« La fabrication additive permet d’économiser des matières premières coûteuses et peut réduire les coûts de production dans l’industrie aéronautique. » souligne Richard Bannmüller, le PDG de TRUMPF Laser and System Technology, avant de conclure : « Les imprimantes 3D n’utilisent que le matériau dont les concepteurs ont réellement besoin pour leurs composants et qui finit par décoller dans l’avion. Les utilisateurs d’impression 3D peuvent également réutiliser la poudre métallique inutilisée. En revanche, les procédés de fabrication conventionnels nécessitent jusqu’à dix fois plus de matières premières que le produit final. Par conséquent, lors du broyage ou du broyage, une grande partie de la matière première finit par être un déchet. »
