L’industrie aéronautique est entrée dans une nouvelle ère, le 23 septembre à Toulouse, lors de l’inauguration d’un équipement de pointe inédit de fabrication additive métallique (génération d’une forme en alliages métalliques par dépôt de couches successives), dans les locaux de l’Isae-Supaero. Il s’agit d’une machine assemblée sur mesure par le groupe autrichien SBI, fonctionnant grâce à une technologie innovante de dépôt de fil métallique fusionné à l’aide d’un arc électrique (wire-arc additive manufacturing, WAAM), moyennant une montée en température allant de 2 000 à 3 000°C.
Des économies de matériaux rares
Avec un taux de dépôt supérieur à 2 kg par heure, cette technologie figure comme la plus prometteuse pour fabriquer des préformes et des pièces de structure semi-finies de grande taille (pouvant aller jusqu’à 1 m3) en titane, en aluminium ou en multi-matériaux. Actuellement, les pièces de mât du réacteur, les longerons et les autres pièces de grandes tailles des avions sont usinées dans la masse, ce qui génère une grande quantité de déchets, sous forme de copeaux. La fabrication de pièces en multi-matériaux permettra d’économiser les matériaux rares ou très énergivores. Cette technologie facilitera aussi la réparation de pièces aéronautiques à haute valeur ajoutée.
"La machine est utilisée par nos élèves ingénieurs, doctorants et chercheurs pour concevoir et fabriquer de nouvelles pièces avec de nouveaux matériaux, explique Anis Hor, chercheur à l’Isae-Supaero, spécialisé en mécanique des matériaux. Le développement de l’instrumentation et du monitoring du procédé WAAM est une étape cruciale pour la qualification de ces nouvelles pièces en aéronautique et la progression de jumeaux numériques."
"Les enjeux de la technologie WAAM portent sur deux axes prioritaires : la transition environnementale et énergétique et la transformation numérique permettant la fabrication de produits nouveaux et personnalisés", explique Marie-Hélène Baroux, directrice générale de l’Isae-Supaero, établissement public d’enseignement supérieur et de recherche en ingénierie aérospatiale sous tutelle du ministère des Armées.
Un investissement de 700 000 euros
L’équipement a été acquis en partenariat par l’Institut Clément Ader (ICA), unité mixte de recherche CNRS spécialisée dans l’étude des structures et des matériaux, qui travaille depuis 2011 sur des procédés de fabrication additive, et le département de recherche en Mécanique des Structures et Matériaux de l’Isae-Supaero (membre de l’ICA). Un contrat de plan État Région (CPER), associant le ministère des Armées (295 000 €), la Région Occitanie (300 000 €) et Toulouse Métropole (105 000 €) a permis le financement de cet investissement de 700 000 euros. L’Isae-Supaero a financé les frais d’infrastructure et d’installation à hauteur de 100 000 euros.
"Les recherches de l’ICA et de l’Isae-Supaero vont permettre de modéliser et de caractériser les pièces fabriquées par ce procédé et de définir de nouvelles méthodes de conception et d’optimisation des pièces aéronautiques", conclut Jean-François Ferrero, le directeur de l’Institut Clément Ader. Des projets de collaboration avec des industriels sont en cours, notamment avec Segula Technologies pour fabriquer des réservoirs de stockage d’énergie en multi-matériaux. Airbus et Safran se montrent aussi intéressés par l’évolution du procédé WAAM.
