Moteur General Electric GE9X installé sous l’aile du 777X © GE
La fabrication additive enregistre une nouvelle avancée dans le secteur aérospatial. La bonne nouvelle nous vient du principal fournisseur mondial de réacteurs d’avions, le géant américain GE aviation, qui est récemment devenu le premier à pouvoir proposer la fabrication additive métallique pour la réparation de composants de moteurs à réaction commerciaux. Dans un contexte où l’impression 3D métal continue de prendre de l’ampleur dans la conception et la production industrielle de nouveaux composants aérospatiaux, son usine de Loyang à Singapour est la première installation de maintenance, de réparation et de révision (MRO) au monde à avoir été approuvée pour utiliser la fabrication additive métallique pour les réparations de composants de moteurs à réaction commerciaux.
Là où il y a encore quelques années ce sont uniquement des pièces aéronautiques non critiques qui pouvaient être fabriquées de manière additive, l’impression 3D a véritablement progressé dans sa capacité à répondre au besoin de solidité des pièces en tenue mécanique et en fatigue. Les 300 pièces qui composent le moteur GE9X construit par GE Aviation pour Boeing, illustrent bien cet aspect et le chemin parcouru par cette technologie.
Satisfait des résultats déjà obtenus pour la réparation de pièces de ses moteurs CF6, GE Aviation prévoit de déployer l’impression 3D pour réparer les pièces de son CFM56, l’un des moteurs le plus vendu de l’histoire de l’aviation commerciale. Le fait de recourir à la fabrication additive, plus exactement les systèmes GE Additive Concept Laser M2, permet des gains de temps et d’argent significatifs. À tel point que la société affirme avoir réduit de moitié le temps qu’il faut habituellement pour réparer ses pièces d’avion.
L’exemple donné par GE Aviation est la réparation d’aubes de compresseur haute pression (HPC). Des pièces qui ont la particularité de fonctionner à des vitesses élevées, avec des dégagements serrés dans les moteurs d’avions. L’érosion et l’usure régulière qui en découlent, obligent le constructeur américain à des réparations et des remplacements continus. Un entretien particulièrement chronophage qui nécessitait auparavant un long processus de coupe, de soudage et de meulage pour créer la forme appropriée. Les méthodes traditionnelles de réparation des lames HPC impliqueraient en effet, beaucoup d’efforts pour souder la lame, et plus encore pour éliminer l’excédent de matériau.
« Au quotidien, en travaillant avec les clients, ils sauront qu’il y a une différence car ils verront leurs pièces leur revenir plus rapidement »
Machines GE Additive Concept Laser M2 (crédits Photo : GE Additive)
Pour économiser du temps et des coûts associés à la main-d’œuvre et à l’usinage, GE Aviation explique avoir mis en place un processus de fabrication additive automatisé pour réparer leurs extrémités. Son secret tient notamment dans un logiciel qui a été créé pour permettre à ses équipes d’analyser la forme d’une lame usagée et de fournir les instructions personnalisées pour sa machine Concept Laser M2. Une nouvelle pointe avec un alignement et un profil précis, peut être alors imprimée à partir de celles-ci. GE affirme que la pièce imprimée en 3D a une forme presque nette et peut être finie avec un minimum de traitement supplémentaire.
Compte tenu de la nature critique des composants aérospatiaux, des analyses et des tests approfondis sont bien entendu nécessaires avant qu’une réparation puisse être approuvée. GE AESS (GE Aviation Engine Services Singapore) a donc travaillé en étroite collaboration avec GE Aviation Engineering pour produire des pièces à tester et pour établir un processus d’assurance qualité robuste avant que le processus puisse être approuvé.
« La productivité a augmenté avec nos employés capables de réparer deux fois plus de pièces en une journée par rapport au processus de réparation conventionnel. Moins d’équipement est également nécessaire pour le post-traitement, de sorte que l’espace au sol requis est réduit d’un tiers », explique Lain Rodger directeur général de GE AESS. « En plus de cela, nous évaluons actuellement ce que nous allons faire dans les pièces de turbine et d’autres composants au-delà des compresseurs. Au quotidien, en travaillant avec les clients, ils sauront qu’il y a une différence car ils verront leurs pièces leur revenir plus rapidement. »
« La capacité de réparation est une partie importante du parcours vers la durabilité »
GE Aviation tire également parti de la fabrication additive pour fabriquer des composants tels que des carénages de combustion pour moteurs d’avion (crédits photo : Nick Hurm /GE )
L’autre argument avancé par GE Aviation pour justifier de son utilisation de la fabrication additive tient dans son aspect durable. Un critère qui ne cesse de progresser dans la réflexion des fabricants. Non seulement elle lui permet de réparer plus de pièces et de jeter moins de pièces à la poubelle, mais d’utiliser aussi moins d’énergie, de générer moins de déchets et d’avoir une empreinte plus réduite. « La capacité de réparation est une partie importante du parcours vers la durabilité. » commente Lain Rodger. « Au fur et à mesure que l’industrie se développe et que de nouvelles technologies sont développées, cela ne fera qu’augmenter. »
Illustrant la place que la fabrication additive promet de prendre chez les constructeurs et fournisseurs de composants de rechange dans les années à venir, l’initiative de GE Aviation n’est pas un cas isolé. Lufthansa par exemple, l’une des plus grandes compagnies aériennes du continent, tire parti de la fabrication additive pour la maintenance de certaines de ses pièces d’avion. Selon des travaux de la société privée allemande, les frais des pièces pourraient être ainsi diminués de 30 % et le temps d’immobilisation des aéronefs de 20 %. Des chiffres d’autant plus intéressants, quand on sait que le coût d’un avion cloué au sol est de 100 000 euros par jour. On pourrait ajouter à cela les économies de carburant rendus possibles grâce à la fabrication additive, par le gain de performance du moteur ou l’allègement des pièces. On estime qu’un seul petit kilo en moins sur un avion correspond à environ 1m3 de kérosène économisé sur sa durée de vie.
