Un nouvel atout pour la fabrication additive
Les fabricants de moteurs d'avion subissent une pression croissante pour réduire l'impact sur l'environnement du transport aérien, tout en améliorant les performances et en réduisant les coûts. Une technique de fabrication révolutionnaire apparue dans les années 1980 pourrait permettre de résoudre cette équation. La fabrication additive se distingue des techniques soustractives traditionnelles reposant sur le retrait de matière par coupage ou fraisage. Elle applique un processus additif par lequel de petites quantités de matière sont ajoutées en couches successives, créant à partir d'un modèle numérique en 3D des pièces pouvant avoir quasiment n'importe quelle forme. Alors qu'il est couramment employé pour le prototypage, l'utilisation de ce concept pour la fabrication était jusqu'à présent limitée, du fait d'une faible productivité et de moins bonnes propriétés des matériaux. Le projet MERLIN (Development of aero engine component manufacture using laser additive manufacturing), financé par l'UE, a fait progresser cette technique de pointe. Deux techniques de fabrication additive ont été perfectionnées: le dépôt de métal par laser (LMD) et le frittage laser du métal (SLM). Les techniques laser permettent de créer de façon précise des éléments de petite taille avec une bonne finition de surface, ce qui ne peut être réalisé avec la fabrication additive par fusion à l'arc ou par faisceau d'électrons. Le SLM utilise le balayage d'un point laser sur une couche de poudre, faisant fondre localement cette poudre selon un patron prédéfini avec une précision allant de 50 à 250 μm. La LMD, quant à elle, utilise un laser pour traiter de la poudre afin de construire des structures 3D autoportantes pouvant ne faire que 200 μm. Durant le projet MERLIN, ces deux techniques ont démontré leur potentiel pour la réalisation de pièces haute performance destinées aux avions. Elles ont permis de concevoir de nouveaux produits actuellement impossibles à réaliser avec les processus conventionnels comme le moulage et l'usinage. Ces deux techniques additives basées sur laser ont d'autre part permis de réaliser des formes sophistiquées avec un grand nombre d'alliages complexes. Pour en démontrer les avantages, le projet a réalisé dix démonstrateurs génériques et des composants de moteurs d'avion. Les partenaires du projet ont également publié des spécifications de tests non destructifs pour la LMD et le SLM, y compris les exigences en matière de matériel pour les systèmes de test en ligne, à base de laser ou d'ultrasons. Des techniques de surveillance et de contrôle ont été développées pour valider la géométrie pendant le processus. Le projet MERLIN a mis au point des techniques révolutionnaires de fabrication additive, à haute valeur ajoutée, capables d'améliorer radicalement les performances. Elles permettent de produire des pièces légères et hautement performantes, et devraient avoir un impact positif sur l'environnement et la compétitivité de l'industrie aérospatiale.
Mots‑clés
Fabrication additive, moteurs d'avion, moteur d'avion, dépôt de métal par laser, fusion sélective par laser