Comment l'US Air Force utilise l'impression 3D composite ?

Écrit part Bastien le 13 janvier 2022

Bastien de Neofab

Bastien
Bastien est ingénieur application chez Neofab.
Expert en impression 3D, notamment en matériaux, il a également une excellente maîtrise de la CAO.
Il livre ses conseils dans ses articles pour vous permette d'appréhender les différentes solutions d'impression 3D industrielles.

L'US Air Force utilise l'impression 3D composite pour répondre aux exigences du secteur de l'aérospatiale et de la défense. Découvrez à travers le point de vue d'un ingénieur opérant sur la base aérienne de Hill Air Force base, comment cette technologie leur permet de faciliter la fabrication de pièces techniques.

L'US Air Force et l'impression composite

Jordan Weininger travaille en tant qu'ingénieur composites pour l'US Air Force, plus particulièrement au sein de la base aérienne située dans le nord de l'Utah, près de Salt Lake City. Cet article se base sur son expérience et son opinion sur l'adoption de la fabrication additive.

Les futures technologies de fabrication sont déjà très présentes, mais le défi consiste à implémenter ces technologies dans les industries, là où elles peuvent faire la différence. L'idée n'est pas seulement de créer la technologie mais de s'assurer d'une répétabilité sans faille. Il est également que les pièces respectent certaines contraintes du cahier des charges : atteindre des propriétés mécaniques minimales en fonction de chaque matériau. En effet, l'objectif est de rapidement permettre la fabrication de pièces pour les utiliser en lieu et place.

Grâce à son travail en ingénierie composite, Jordan à la chance de mieux comprendre et appréhender les applications avancées dans l’industrie aérospatiale et de la défense. De cette façon, il connait à la fois les applications spécifiques de son secteur mais également ce qui est possible dans d'autres domaines d'activité.

Décollafe d'un F-35A Lightning II d'un escadron de la base aerienne Hill lors d'un exercice de puisance de combat.

L'ingénierie des composites est un métier qui devient de plus en plus indispensable au sein des entreprises au fil des années. Le désir d'exercer ce métier à conduit Jordan Weininger à l'armée de l'air. Il est actuellement dans un des bureaux de l'Air Force, et soutient les organisations du DoD (Department of Defense).

Outre les problèmes de conception, d'analyse, d'ingénierie et de réparation des composites, il donne également des cours aux différentes parties du DoD et à leurs employés. Ces cours comprennent un programme à propos de l'ingénierie des composites et un cours plus avancé plus technique. Dans ces cours, les étudiants de tout le DoD peuvent acquérir une expérience pratique de la conception et de la réparation des matériaux composites.

"Le composite est un réel avantage en termes de résistance mécanique et de légèreté. Les solutions composites Markforged apportent aux secteurs de l'aéronautique et de la défense un excellent rapport coût/performance."

Bastien Debaud
Ingénieur Application | Neofab

L'évolution de la fabrication additive composite

Au cours de sa carrière, il a vu différents problèmes concernant le prototypage pour les entreprises, en particulier pour les petites entreprises. Dans le cycle de vie de la fabrication des petites entreprises, le prototypage de pièces fonctionnelles est primordial pour réussir sa phase de production de masse.

Avec la diversité des matériaux imprimables d'aujourd'hui, l'impression 3D permet de réaliser des tests pour les ingénieurs et apporte un réel avantage dans la numérisation nécessaire dans les premières étapes du développement produit. L'impression 3D enrichit le processus de conception et offre une solution efficace pour la production.

Il confie qu'il est certain d'une croissance de la fabrication additive dans l'outillage : supports, charnières et aides à la fabrication. Dans un avenir proche, nous verrons l'impression 3D comme solution idéale dans de nombreux secteurs. En effet, la qualité et la résistance des matériaux disponibles permettent aux entreprises de répondre à leurs besoins. Il est désormais possible d'obtenir des pièces composites imprimées en 3D moins onéreuses qu'avec l'utilisation d'un moule ou d'une CNC.

L'US Air Force et l'impression 3D composite

Opération-de-maintenance---base-aérienne-Hill---impression-3d-composite

Opération de maintenance sur un C-130 à la base aérienne Hille Air Force.

F16 impression 3D composite

Préparation au décollage d'un F-16.

Les différentes applications au sein de l'armée de l'air et l'armée se développent également. Il existe deux avantages prédominants de l'utilisation de la fabrication additive au sein de l'armée :

1. Production de petites séries : pour de nombreuses applications érospatiales et militaires, se sont principalement de la petite série. Il peut même arriver que des pièces soient imprimées à la demande en fonction de la technologie disponible.

2. Fabrication interne : les imprimantes 3D peuvent être placées à moindre coût sur diverses bases. De cette façon, les pièces peuvent être imprimées en fonction des besoins. La production est rapide et effectuée en interne. Plus besoin d'externaliser et d'être tributaire d'un fournisseur et des délais d'attente.

C'est notamment pour ces deux raison que l'US Air Force utilise l'impression 3D composite au quotidien afin de répondre à leurs besoins.

L'outilage et la fabrication additive : Hill Air Force Base

Le bureau d'étude  composites est chargé de trouver des solutions en matière de conception, d'analyse, d'ingénierie et de réparation. L'objectif est d'utiliser l'impression 3D composite pour couvrir les réparations d'avions vieillissants. L'outillage d'origine peut être cassé ou égaré et la fabrication additive permet de recréer ces pièces afin de les maintenir en état de vol.

L'un des principaux objectifs de Jordan Weininger est de développer des outillages imprimés en 3D. Il arrive que certaines données n'existent plus. L'US Air Force utilise l'impression 3D composite pour recréer les pièces légères et performantes.

L'outillage composite sur la base arienne

L'ingénieur explique que leur objectif est de simplifier le processus de fabrication grâce au composite. Les pièces obtenues n'ont pas besoin de post-traitement et le gain de temps est énorme. L'US Air Force utilise l'impression 3D composite dans le but de concevoir et de fabriquer avec une excellente répétabilité, une qualité de surface industrielle et une résistance mécanique qui répond aux différents besoins du secteur.

Nous sommes capables de fabriquer des pièces imprimées en 3D avec une finition de surface assez bonne pour être résister à la mise sous vide sans usinage post-impression ou ponçage manuel. Grâce à cette technologie il est facile d'imaginer les possibilités infinies pour les industriels notamment pour l'aérospatiale et la défense.

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Collin Fisher, 533e Escadron de maintenance des produits de base, travaille avec une pièce d'assemblage d'aile d'un F-16.

Avez-vous des questions sur l'impression 3D composite ? Contactez notre équipe pour plus de détails sur les imprimantes 3D Markforged et les avantages qu'apportent ces solutions industrielles.

Impression3D composite US Air Force

La fibre continue Markforged

Les solutions Markforged permettent notamment d'imprimer de l'Onyx FR-A et de la fibre de carbone FR-A. Deux matériaux "flame retardant" conçus pour les exigences de l'aérospatiale.

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