Piper Aircraft propose des avions d'entraînement, des avions personnels et des avions d'affaires efficaces, monomoteurs et bimoteurs. Le PiperJet Altaire est un jet monomoteur à turbosoufflante développé par Piper qui peut accueillir un pilote et cinq passagers. Il a une vitesse de croisière prévue de 360 nœuds et une autonomie de 1 300 miles nautiques.
Piper utilise l'hydroformage pour produire des centaines de composants structurels en aluminium de l'avion, tels que le cadre interne, les goussets, les supports, les revêtements, etc. Dans le passé, la société usinait des outils de forme en aluminium pour les utiliser dans les machines d'hydroformage. L'usinage d'outils de forme géométriquement complexes était coûteux en raison du temps nécessaire à la programmation de chaque pièce, du coût élevé du temps machine et de la main-d'œuvre qualifiée pour les machines à commande numérique par ordinateur (CNC), ainsi que des pertes considérables de matériau liées à l'usinage.
Fred Jones, concepteur principal d'outils pour Piper, a eu l'idée d'utiliser des outils de modélisation par dépôt en fusion (FDM). La technologie FDM est un procédé de fabrication additive qui permet de construire des pièces en plastique couche par couche, à partir de données provenant de fichiers CAO. Il a déterminé que le polycarbonate (PC) FDM pouvait résister à des pressions d'hydroformage comprises entre 3 000 et 6 000 psi, ce qui convenait pour former toutes les pièces structurelles produites par Piper. Pour les applications d'hydroformage impliquant des pressions plus élevées, les outils d'hydroformage ULTEM 9085 peuvent supporter jusqu'à 10 000 psi.
Ensemble, Jones et Jacob Allenbaugh, ingénieur de fabrication, ont travaillé avec Vince Denino, directeur de compte pour Prototyping Solutions, Birmingham, Alabama, afin de déterminer la machine FDM la plus adaptée à l'entreprise. "Nous avons recommandé la Stratasys F900 parce qu'elle offre une grande enveloppe de construction de 91 cm x 61 cm x 36 pouces, ainsi qu'un haut niveau de précision ", a déclaré M. Denino.
Piper a déjà produit des dizaines d'outils de formage par hydroformage ainsi que des fixations de parcours et de perçage avec sa machine Fortus. Pendant l'hydroformage, la tôle est pressée contre l'outil de formage pour la forcer à prendre sa forme finale. Piper fait en sorte que les outils de formage en PC soient légèrement plus grands que les outils en aluminium, car la déformation du PC est légèrement supérieure à celle de l'aluminium. Après le formage, les montages de routage et de perçage sont ensuite utilisés comme guide pour les opérations de routage et de perçage qui finissent la pièce.
"Je peux programmer une pièce FDM en dix minutes alors qu'il faut quatre heures pour écrire un programme CNC classique".
- Jacob Allenbaugh, ingénieur de fabrication, Piper Aircraft
Piper a réalisé d'importants gains de temps en utilisant des outils de forme FDM. "La machine FDM peut être beaucoup plus rapide qu'une machine CNC et ne nécessite pas la présence d'un opérateur. Les déchets de matériaux avec le FDM sont beaucoup moins importants qu'avec l'usinage CNC, car le matériau de support FDM représente généralement moins de 20 % du total."
La FDM offre également la possibilité d'améliorer la conception des pièces structurelles. Le processus d'usinage CNC limite intrinsèquement les géométries qui peuvent être usinées sur les outils de forme, ce qui contraint à son tour la géométrie des pièces finies. M. Allenbaugh pense qu'il est possible de construire un avion plus efficace en adoptant des pièces plus complexes et de forme organique qui seront fabriquées avec des outils de forme FDM. Piper étudie également la possibilité de fabriquer des pièces FDM non structurelles pour l'Altaire et d'autres avions.
| MÉTHODE | HEURE |
|---|---|
| Usinage CNC Outillage | 14 jours |
| Outillage FDM | 4,5 jours |
SOLUTION PRÉSENTÉE :
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