Industrie aéronautique et technologies 3D : quels enjeux et quelles spécificités ?

par | Mai 13, 2017 | Additive Layout Manufacturing, Constructeur, Impression 3D

Le contexte aéronautique mondial est caractérisé par une très forte concurrence. L’industrie aéronautique, qu’elle implique les compagnies aériennes ou le secteur militaire, est en recherche constante de réduction de coûts, de gain de masse et de fiabilité de maintenance… tout en améliorant l’expérience voyageur et en diminuant l’émission de CO2, pour l’aviation commerciale.

Du scan 3D au recours à la fabrication additive, les technologies 3D révolutionnent déjà l’aéronautique… et ce n’est que le début.

Aujourd’hui, comment est utilisée la 3D dans l’industrie aéronautique ?

Parmi les exemples les plus connus de recours à la 3D dans l’aviation, on peut citer l’Airbus A350 XWB et ses 1 000 pièces imprimées en 3D dès 2014. Le constructeur poursuit d’ailleurs sur cette voie, tant pour la production d’attaches moteurs en titane et de fuselages que pour la standardisation des solutions Stratasys pour la chaîne d’approvisionnement de l’A350 XWB.

General Electric, qui investit massivement dans la 3D, rencontre un succès exceptionnel avec ses moteurs LEAP, conçus avec Safran Aircraft Engines, qui intègrent 19 injecteurs de fuel imprimés en 3D. Grâce à la fabrication additive, le moteur est plus léger (25% de masse en moins), apporterait une durée de vie 5 fois supérieure à ses prédécesseurs, et ne nécessite plus qu’une pièce contre 18 parties à assembler avant !

La 3D ne concerne pas que les pièces qui composent l’avion. Il peut aussi s’agir de pièces utilisées pendant des opérations de maintenance ou de contrôle, telles que les protections de commandes de cockpit.

Autre exemple en matière de maintenance : la société française BeAM utilise « le procédé CLAD® (Construction Laser Additive Directe) pour construire ou reconstituer des pièces métalliques par impression 3D. Appliqué notamment pour la réparation de pièces aéronautiques comme les turboréacteurs, il permet de réduire drastiquement les coûts et les temps de réparation ».

Les spécificités du secteur aéronautique

L’industrie aéronautique fait partie des early adopters de l’impression 3D, dès la fin des années 80. La fabrication additive était alors utilisée pour le prototypage et non pour la production.

Mais à la différence d’autres secteurs aux normes plus souples, l’aéronautique est caractérisée par un degré élevé d’exigences de sécurité qui a pu ralentir l’implémentation jusque-là.

Les normes drastiques des avions visent bien sûr à assurer qu’aucune pièce défectueuse ne provoque un accident en vol, mais elles permettent aussi de limiter le temps des gestion des avaries techniques au sol, l’immobilisation d’un appareil étant particulièrement coûteuse.

L’évolution de l’impression 3D permet aujourd’hui de pallier ce retard et d’obtenir les certifications nécessaires, même si ces dernières prennent plusieurs années dans l’aviation. A l’heure actuelle, les avionneurs certifient plutôt les processus de fabrication 3D pour des pièces existantes, plutôt que des pièces originales.

Enfin, l’industrie aéronautique doit aussi relever le défi de la R&D au niveau des matériaux à utiliser. Les poudres restent particulièrement chères et encore limitées en composition.

Ce qu’apporte la 3D à l’industrie aéronautique

Les avantages apportés par la fabrication additive ne sont pas propres à l’aéronautique, mais ils ont un impact considérable dans un secteur marqué par une concurrence extrême et la recherche de performances égales ou améliorées à coûts contrôlés… ainsi qu’une dépendance marquée au marché du pétrole :

  • Amélioration du ratio «buy to fly » ;
  • Gain de masse ;
  • Gains financiers (coûts de carburants réduits, limitation des pertes pour les alliages coûteux, optimisation de l’aménagement intérieur des avions, etc.), même si ces derniers ne sont pas encore assurés à ce stade de maturité des technologies existantes ;
  • Possibilité de grande complexité de design, qu’il s’agisse de pièces de vols ou de prototypes ;
  • Diminution des stocks de pièces détachées ;
  • Augmentation de la longévité et de la résistance des pièces ;
  • Diminution (voire suppression) du nombre de pièces à assembler ;
  • Prototypage rapide ;
  • Maintenance beaucoup plus réactive ;
  • Création de pièces numérotées pour distinguer chacune d’entre elles par un numéro de série ;

Autre apport très important, qu’il s’agisse d’aviation civile ou militaire : demain, il sera possible d’augmenter la capacité de production en imprimant des pièces à la demande directement en vol ou n’importe où dans le monde, y compris sur des bateaux ou porte-avions. C’est ce qu’évoquait déjà Mike Murray de BAE Systems, lors du vol du 1er avion de combat équipé de pièces en métal imprimées en 3D, en 2014 : « Vous n’êtes désormais plus bloqués dans un endroit pour fabriquer ces objets« .

Enfin, l’industrie aéronautique a d’autant plus à gagner en combinant impression 3D et optimisation topologique : les techniques additives ne font pas augmenter le coût de réalisation de pièces aux géométries complexes, contrairement aux techniques traditionnelles.

Et demain ? 

Impression en vol, création d’un drone militaire imprimé en 3D directement sur le terrain, habitat sur Mars, voire même recours à la 4D…

Les perspectives offertes par la fabrication additive ouvrent la porte à des projets qui, s’ils semblent à la limite de la science-fiction aujourd’hui, pourraient bien révolutionner la Défense, la conquête spatiale et l’aviation civile dans les années à venir.



Par Ametra,