Outillage et production de pièces d'avion avec la fabrication additive FDM de Stratasys

Découvrez comment la fabrication additive Stratasys FDM permet à BAE Systems de réduire les coûts et les délais en remplaçant les applications fabriquées traditionnellement par des outils et des pièces imprimées en 3D à haute performance pour les équipements au sol de l'avion de combat Typhoon.

Basée au Royaume-Uni, BAE Systems est un fabricant de premier plan dans les domaines de la défense, de la sécurité et de l'aérospatiale, au service de clients dans plus de 40 pays. Parmi les groupes d'activités de l'entreprise, BAE Systems Air répond aux besoins des clients tout au long du cycle de vie du secteur aérien - de la conception, du développement et de la production à la fourniture d'avions, à la formation, au soutien et à la maintenance.

L'entreprise utilise la fabrication additive depuis plusieurs années pour soutenir son initiative "Usine du futur", conçue pour tirer parti des technologies de rupture et ouvrir la voie aux futures opérations de production et de maintenance des avions militaires.
pour tirer parti des technologies perturbatrices et ouvrir la voie aux futures opérations de production et de maintenance des avions militaires. En tant que pilier essentiel de ce concept, BAE Systems a déployé quatre imprimantes 3D Stratasys F900™ de qualité industrielle à grande échelle sur son site de Samlesbury afin de révolutionner les opérations de fabrication, la première ayant été installée en 2014.

Impression 3D de prototypes, d'outils et de pièces de production

Fournie par un partenaire local de Stratasys, cette batterie d'imprimantes 3D FDM® fonctionne 24 heures sur 24 et est utilisée dans l'ensemble des opérations d'équipement au sol des avions pour un large éventail d'applications. Celles-ci vont des modèles spatiaux et des prototypes de vérification de la conception aux outils de soutien à la fabrication et aux pièces de production finales.

" Notre programme Usine du futur a pour objectif de conduire l'avenir de la production d'avions de combat grâce à des technologies disruptives. La fabrication additive FDM de Stratasys joue un rôle important dans cette initiative, car elle nous aide à atteindre les objectifs généraux de notre entreprise, à savoir réduire les coûts et les délais de mise sur le marché des nouveaux produits."

- Greg Flanagan, responsable des opérations de fabrication additive, BAE Systems Air.

"Nous avons installé notre dernière imprimante 3D F900 vers la fin de l'année dernière, principalement pour renforcer notre capacité à mesure que nous augmentons notre utilisation de la technologie FDM, mais aussi en raison des progrès constants des matériaux qui nous donnent un avantage en matière d'applications d'outillage", a-t-il ajouté.

Production de pièces d'avion en ABS et ASA

Production d'outillage d'ABS et d'ASA Aircraft (image courtoisie de BAE Systems)

Le coût élevé et non récurrent de l'outillage aéronautique constitue un défi majeur pour BAE Systems dans le cadre de ses programmes de démonstrateurs ou du développement de futurs produits. Toutefois, selon M. Flanagan, l'entreprise a découvert que la technologie FDM permettait de réduire ces coûts pour les nouveaux produits. Cela est particulièrement vrai pour des articles tels que les outils de forage, les outils de réparation et d'autres outils de développement qui sont souvent nécessaires en petites quantités. "La fabrication additive FDM de Stratasys nous permet de transformer bon nombre de nos processus de fabrication traditionnels, ce qui se traduit par une réduction des coûts et une mise sur le marché plus rapide des nouveaux produits", a-t-il déclaré. "Nos imprimantes 3D F900 répondent à nos besoins même lorsque nous sommes endormis dans nos lits, nous sommes donc témoins d'avantages importants", a-t-il ajouté. "Lorsque nous utilisons ces machines dans l'ensemble de nos opérations, nous bénéficions de coûts et de délais considérablement réduits par rapport à ceux des méthodes de fabrication traditionnelles."

La gamme de thermoplastiques haute performance disponibles sur la F900 permet à l'entreprise de remplacer les outils fabriqués traditionnellement - généralement en métal - par des alternatives imprimées en 3D. L'entreprise utilise principalement des plastiques techniques résistants tels que l'ASA et l'ABS, mais elle envisage également l'utilisation de matériaux en fibre de carbone comme le FDM® Nylon 12CF pour répondre à ses besoins en matière d'outillage.

Impression 3D de pièces d'équipement au sol d'aéronefs

Outre l'outillage, BAE Systems utilise également la fabrication additive pour la production de pièces finales, telles que les équipements au sol personnalisés des avions. En utilisant des thermoplastiques robustes, l'équipe peut remplacer des équipements fabriqués traditionnellement par des alternatives légères imprimées en 3D. "Un bon exemple de notre utilisation des F900 pour les pièces de production est celui des couvertures de plancher de cockpit que nous fabriquons pour l'avion de combat Typhoon", poursuit Flanagan. "Les versions fabriquées traditionnellement en métal et en bois sont généralement lourdes. Avec nos F900, les couvertures thermoplastiques peuvent être fabriquées beaucoup plus rapidement et sont beaucoup plus légères et faciles à déplacer pour l'équipe au sol, ce qui améliore l'efficacité du processus global de maintenance et de réparation."

Pièce aérospatiale imprimée en 3D

Pièce aérospatiale imprimée en 3D (image reproduite avec l'aimable autorisation de BAE Systems)

BAE Systems imprime également en 3D des colliers de protection qui couvrent et protègent les sondes pointues et autres zones exposées d'un avion lorsqu'il est au sol. Ceci est essentiel pour éviter les dommages ainsi que pour protéger le personnel au sol lorsque l'avion est statique. Le matériau FDM durable fournit la résistance nécessaire aux housses de protection, mais offre également un autre avantage important : la couleur.

" La technologie FDM de Stratasys nous permet non seulement de fabriquer rapidement des équipements terrestres personnalisés, mais aussi d'aligner les pièces sur nos directives relatives aux composants " à retirer avant le vol " ", a déclaré M. Flanagan. "Dans l'aérospatiale, ces derniers sont colorés en rouge par défaut, c'est donc un bonus supplémentaire que nous puissions produire des pièces directement dans cette couleur avec les imprimantes 3D F900."

Cette utilisation de la couleur s'étend également à la création de modèles ou de maquettes représentant les différents aspects d'un aéronef qui pourraient être nécessaires au stade de la conception, ou les problèmes qui pourraient devoir être résolus. Dans ce cas, une meilleure visualisation est obtenue si l'équipe doit construire une sous-section ou montrer la séquence d'assemblage requise.

BAE Systems exploite également la fabrication additive pour éviter les retards de production dus à des problèmes de chaîne d'approvisionnement. L'équipe imprime en 3D des modèles "spatiaux" qui servent de représentation temporaire de la pièce réelle, si une pièce de matériel particulière est retardée. Cette mesure à court terme permet de maintenir la production en évitant les arrêts de travail.

En route vers l'avenir à toute vitesse

Pour M. Flanagan, l'installation du quadruple F900 ouvre la voie à des utilisations plus intégrées de la technologie de fabrication additive à l'avenir. "Nous pouvons passer d'un modèle au stade de la conception à une pièce physique très rapidement, ce qui constitue un moyen important de soutenir les objectifs plus larges de notre entreprise en matière d'amélioration de l'efficacité.

"Pour l'avenir, nous étudions constamment comment adapter nos processus pour tirer parti de ce bond technologique. En faisant la preuve de la fabrication additive sur les plates-formes existantes, nous pouvons apporter la confiance nécessaire au sein de l'organisation pour que la fabrication additive reste un élément de plus en plus fondamental de notre concept d'usine du futur", a-t-il conclu.

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