Une nouvelle technologie de soudage pour les avions légers
Les technologies d'assemblage mécanique sont communément employées dans l'industrie aéronautique car il faut environ 50 000 rivets pour assembler l'ensemble des parties d'un fuselage typique. Le soudage laser est une technologie générique essentielle pour réduire le poids du fuselage d'un avion par un usage plus important d'aluminium, et qui peut remplacer le rivetage des structures d'avion. Dans le cadre du projet EXTRA-LASER (Extrapolation and technical and economic study of a laser beam welding technology (extra-laser)), les chercheurs ont procédé à une comparaison entre le soudage par faisceau laser et l'assemblage mécanique en termes d'impact environnemental, de fiabilité, d'efficacité du traitement et de coûts de fabrication des structures d'avion. Leurs travaux se sont appuyés sur l'utilisation d'une structure représentative d'un démonstrateur de la technologie Clean Sky: un panneau plat comportant quatre raidisseurs. Étant donné que les ruptures par fatigue proviennent des trous de fixation dans le rivetage, le soudage laser améliore la fiabilité générale de la structure. Les structures soudées par laser présentent une meilleure tolérance aux défaillances en raison des propriétés particulières du matériau et de la souplesse du processus. Des conditions de processus correctes permettent de garantir une bonne microstructure des alliages métalliques qui influence fortement la formation de porosité, la résistance à la corrosion et la vulnérabilité à la fissuration à chaud. L'équipe a obtenu une structure 20 % plus légère sans modifier sa conception en exploitant des alliages d'aluminium-lithium innovants pour le prototype de panneau. Le temps de traitement de la structure soudée par laser a chuté de 50 % comparé au procédé analogue par rivetage. Le nouveau processus semble être plus énergivore durant la phase de fabrication que la structure de rivetage. Néanmoins, un poids plus léger impliquera une diminution de la consommation de carburant de l'avion. Les coûts de fabrication sont considérablement plus élevés concernant les structures de soudage par faisceau laser en raison des prix élevés de l'aluminium et du lithium. Les résultats du projet peuvent encourager l'utilisation du soudage laser en tant que processus de fabrication propre à faibles émissions dangereuses. L'utilisation accrue du soudage par faisceau laser dans les structures intégrales élimine également le recours au rivetage, qui est très bruyant et monotone, et contribue ainsi à un environnement de travail plus calme.
Mots‑clés
Léger, avion, soudage par faisceau laser, rivetage, aluminium, EXTRA-LASER
