Les imprimantes 3D FDM de Stratasys aident Bell Helicopter à fabriquer des prototypes de qualité

Article par Rod Mackay mis à jour le 13 janvier 2015

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Hélicoptère Bell Osprey

Hélicoptère Bell Osprey

Bell Helicopter fabrique l'Osprey, un avion hybride qui combine les caractéristiques d'un avion et d'un hélicoptère pour accomplir ce qu'aucun de ses prédécesseurs ne peut faire. Il peut décoller, se mettre en vol stationnaire et atterrir à la verticale, mais il peut aussi voler à haute altitude à la vitesse d'un avion à réaction.

Construire des conduits plus rapidement avec FDM

Lorsque l'avion a récemment fait l'objet d'une mise à niveau expérimentale du câblage de la queue, les techniciens du laboratoire de prototypage rapide de Bell Xworx ont utilisé un système de production Fortus FDM (fused deposition modeling) pour fabriquer des conduits de câblage en polycarbonate résistant. Les techniciens ont installé les conduits de dérivation dans six sections d'accouplement à l'intérieur des deux stabilisateurs verticaux de l'Osprey afin de tester le câblage sur le terrain.

"Nous avons construit le conduit pour un stabilisateur, et l'équipe de développement l'a installé sur la maquette. Le succès a été tel qu'ils ont immédiatement demandé un deuxième jeu pour l'autre stabilisateur", explique Mike Storp, technicien du laboratoire RP. Après quelques variations mineures, l'équipe a demandé cinq autres jeux complets, soit un total de 42 modèles de conduits. "Il n'a fallu que deux jours et demi pour les fabriquer tous. Le système Fortus a fonctionné 24 heures sur 24". Le groupe de développement était satisfait parce que Bell pouvait garder le contrôle du projet en interne, mais aussi parce qu'ils auraient dû attendre six semaines si les prototypes avaient été fabriqués de manière traditionnelle, en aluminium moulé. "Nous avons évidemment économisé de l'argent aussi", dit M. Storp.

Conduit de câblage Bell Helicopter

Conduit de câblage en matériau FDM rouge

Utilisation de thermoplastiques résistants

Le laboratoire a choisi ce procédé parce qu'il peut modeler avec du PC (polycarbonate) et du PPSF (polyphénylsulfone). Ces thermoplastiques se prêtent bien aux tests fonctionnels, ce qui est important pour les applications exigeantes, comme l'aérospatiale. "Les procédés RP traditionnels à base d'époxy ne peuvent pas rivaliser avec la FDM dans ce domaine", explique M. Storp. Les caractéristiques du PC incluent la stabilité dimensionnelle, une température élevée de déformation à chaud, une résistance élevée à la traction et à la flexion, et une dureté supérieure à celle du plastique ABS. Les caractéristiques du PPSF comprennent un indice d'inflammabilité VØ, la plus grande résistance aux chocs de tous les plastiques de prototypage rapide, une très grande résistance à la traction et à la flexion, une stabilité dimensionnelle et une résistance aux produits pétroliers, aux acides, aux bases et aux produits chimiques. "Vous ne verrez jamais une pièce en époxy sur un avion pour un test fonctionnel", déclare Storp. "Les carburants et les fluides hydrauliques la dissoudraient en fait".

Le post-traitement est plus rapide et plus propre avec FDM

"La FDM a des points forts en plus de la durabilité, mais la facilité du post-traitement est en tête de liste pour moi", dit Storp. "Avec certains autres procédés, c'est frustrant de devoir passer par là. Il faut parfois trois fois plus de temps pour le post-traitement que pour la fabrication de la pièce. La FDM est un processus plus rapide et plus propre. Après avoir retiré le matériau de support, il n'y a aucune étape de post-traitement. Vous avez terminé.

"Tous les processus sont faciles lorsqu'il s'agit de construire la pièce. Mais avec certains d'entre eux, il faut vraiment rester vigilant une fois la pièce construite. Ils peuvent être très désordonnés et prendre beaucoup de temps. C'est un gros problème. Avec la FDM, nous n'avons pas ce problème". "Il faut beaucoup de temps pour concevoir un avion. En partant de zéro, cela peut prendre cinq ans, et c'est un processus de développement rigoureux à suivre", dit Storp. "Lorsqu'on utilise la FDM au cours du développement d'un nouvel avion, il y a un grand potentiel de réduction des coûts et du temps de développement."

Résultats FDM

Ces qualités rendent la modélisation par dépôt en fusion essentielle à l'objectif du laboratoire, qui est de contribuer au développement de prototypes d'avions et de soutenir le plan à long terme de Bell Helicopter pour devenir le leader des avions lourds à rotors basculants.

"Le processus efficace nous permet de faire plus d'itérations que ce que nous pouvions faire avec d'autres processus, ce qui se traduit par des composants mieux conçus."

Des composants mieux conçus permettent de construire un meilleur produit final. Et lorsque votre produit est aussi sophistiqué que l'Osprey, c'est un objectif important.

Comment le FDM se compare-t-il aux méthodes traditionnelles pour Bell Helicopter ?

MéthodeL'heure
Métal moulé6 semaines
FDM2,5 jours
Épargne5,5 semaines (92%)
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Rod Mackay

Rod utilise des logiciels de CAO 3D depuis plus de 25 ans et a formé des milliers de concepteurs à une utilisation plus efficace de leurs systèmes de CAO. Rod est le webmestre de Javelin et est basé à Ottawa, ON, Canada.