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Honeywell tire parti de l’impression 3D céramique de Prodways pour ses moteurs à réaction

turbine d'avion à réaction

(crédits photo : Honeywell)

Si dans un nombre grandissant de secteurs, dont l’aéronautique, l’impression 3D directe se positionne comme une option de fabrication de plus en plus crédible face aux méthodes traditionnelles, on oublie parfois les possibilités offertes par cette technologie lorsqu’elle est employée de manière indirecte. En effet, selon les cas, l’emploi de la fabrication additive directe pour des pièces finales, ne se justifie pas forcément. Une des approches les plus couramment employées consiste à imprimer des moules ou noyaux de fonderie. Le meilleur exemple est sans doute celui donné par le secteur de la bijouterie qui utilise aujourd’hui largement l’impression 3D pour créer ses moules à cire perdue.

Dans des secteurs tels que l’aéronautique, où les contraintes de sécurité sont élevées et les dimensions des composants particulièrement élevées, cette approche offre l’avantage d’être moins contraignante sur le plan de la qualification et de la robustesse. Elle autorise aussi des pièces de plus grandes dimensions.

La possibilité aujourd’hui d’accéder à des matériaux de fabrication additive capables de résister à de très hautes températures, comme le sable ou la céramique, permet de combiner l’impression 3D à la fonderie de métaux. Dès lors, les fabricants peuvent imprimer directement le moule de leur modèle et réduire considérablement leurs coûts et délais de production. Une imprimante 3D peut créer un modèle ou un moule en quelques heures ou jours seulement. Il n’est plus nécessaire d’attendre plusieurs semaines ou mois la livraison d’outillages coûteux.

Illustrant parfaitement ces bénéfices, Honeywell, un conglomérat industriel américain spécialisé la conception et fabrication d’équipements pour l’aéronautique civile et militaire, a récemment révélé comment grâce à la fabrication additive céramique, il était parvenu à réduire de plusieurs plusieurs mois le calendrier de développement de ses moteurs à réaction de nouvelle génération.

L’entreprise serait même l’un des premiers fabricants de moteurs à réaction à utiliser des moules en céramique imprimés en 3D pour fabriquer des aubes de turbine. « Les aubes de turbine sont fabriquées selon un processus de moulage à modèle perdu que seules quelques fonderies dans le monde peuvent gérer », a déclaré Brian Baughman, ingénieur en chef de la fabrication chez Honeywell . « Cela implique l’usinage de matrices et d’outillages métalliques extrêmement complexes pour créer des moules en céramique, qui sont ensuite coulés avec un superalliage fondu pour former les pales. »

« La fabrication additive nous permet de prendre la conception, d’imprimer le moule, de le couler, de le tester et d’obtenir des chiffres réels pour valider nos modèles – et l’ensemble du processus ne prend que 7 à 8 semaines. »

(crédits photo : Honeywell)

Pour répondre à son cahier des charges, Honeywell s’est tournée vers le français Prodways. Pour ceux qui l’ignorent, cette filiale du Groupe Gorgé a développé une technologie de pointe appelée MOVINGLight. De type DLP, celle-ci est reconnue pour sa grande finesse d’impression et de productivité, que ce soit pour la production de dispositifs médicaux et dentaires sur-mesure, mais aussi des applications industrielles de moulage et de fonderie.

En plus de sa grande précision et de sa production rapide, celle-ci offre également l’avantage de pouvoir traiter un large éventail de résines photosensibles, parmi lesquelles des matériaux céramiques les plus exigeants. Sur l’identité du système employé par la société américaine, on apprend qu’il s’agit d’une ProMaker LF10 qui équipe son centre de fabrication additive de Phoenix depuis 2023. Grâce à celle-ci, Honeywell explique avoir considérablement réduit le temps et le coût de production de ses aubes de turbine haute pression du premier étage nécessaires au développement de sa nouvelle famille de moteurs.

La société a pu en effet constater la grande agilité permise par la fabrication additive comparé aux processus classiques. Du fait de sa capacité à créer des formes très complexes à partir d’un modèle numérique, cette technologie permet un nombre quasi illimité d’itérations. En effet, contrairement à des procédés plus classiques, il n’est pas nécessaire de recréer un moule à chaque fois qu’une modification est apportée au prototype.

Selon Honeywell, avant l’impression 3D, la moindre modification pouvait entraîner des coûts exhorbitants. Des modifications mineures dans la conception de la lame coûtaient jusqu’à 1 million de dollars .« Avec le processus conventionnel de moulage à modèle perdu, la production des aubes de turbine nécessaires au processus de développement peut prendre 1 à 2 ans », a déclaré Mike Baldwin , scientifique principal en R&D. « La fabrication additive nous permet de prendre la conception, d’imprimer le moule, de le couler, de le tester et d’obtenir des chiffres réels pour valider nos modèles – et l’ensemble du processus ne prend que 7 à 8 semaines. Si nous devons modifier la conception, nous pouvons la modifier électroniquement et obtenir une autre lame dans environ six semaines.  »

Honeywell confie avoir pour la première fois utilisé l’impression 3D en 2007 dans son laboratoire de Phoenix. Aujourd’hui des centaines de composants d’avions sont fabriqués par ce biais. La fabrication additive participera à créer sa nouvelle génération de turboréacteur à double flux. Des moteurs qui seront plus légers, plus silencieux et plus puissants, tout en étant capables de fonctionner avec du carburant d’aviation 100 % durable.

Alexandre Moussion