Au point de basculement ?

3D Systems à Louvain (BELGIQUE) démontre la viabilité de la DMP pour des applications satellites cruciales avec Thales Alenia Space.

Crochets supports d’antenne Thales
Les supports imprimés par DMP de 3D Systems, chacun sont unique et topologiquement optimisé avec le logiciel de Dassault System, montés sur une antenne satellite Thales Alenia Space.

Dans son best-seller 2000, Malcolm Gladwell définit un point de basculement comme « le moment de la masse critique, le seuil, le point d'ébullition. »

Par cette définition, l'impression directe en métal (DMP), permettant de passer très rapidement du prototypage à la production, est très utile pour les applications dans les secteurs de la défense et de l'aérospatial, où rien n’est laissé au hasard et les calculs de risques sont cruciaux.

Un exemple de cette acceptation générale est le partenariat à long terme entre 3D Systems et Thales Alenia Space pour fabriquer des composants aérospatiaux par DMP.

Thales Alenia Space, basée à Toulouse, en France, est l'un des principaux fournisseurs de l'aérospatiale dans le monde, avec des revenus dépassant 2 milliards d'euros en 2014. La compagnie, avec 7 500 employés dans huit pays, est spécialisée dans les télécommunications spatiales, la navigation, l’observation de la Terre, l'exploration et les infrastructures orbitales.

La collaboration de 3D Systems et Thales Alenia Space est illustrée par la production de supports d'antenne (190 x 230 x 290 mm) pour un satellite de communication géostationnaire. L’impression directe métal est désormais pleinement qualifiée et disponible avec le Titane, utilisé par Thales Alenia Space pour ses applications aérospatiales. Aujourd'hui, pour certains produits tels que les satellites, 80 % des pièces métalliques sont produites en utilisant l'impression 3D, en remplacement des pièces de fabrication traditionnelle.

Support Thales vu de près
Les supports topologiquement optimisés imprimés par une imprimante 3D Systems ProX DMP 320 sont 25 % plus légers, ont un meilleur rapport rigidité / poids et sont fabriqués en moitié moins de temps qu'il aurait fallu avec un procédé traditionnel.

Expertise rapide et efficace

Thales Alenia Space a travaillé avec l'équipe de 3D Systems en Belgique pour concevoir et imprimer les supports Ti6AI4V et s’assurer que tous les aspects et les exigences de qualité soient respectés.

Les équipes de Thales Alenia Space et 3D Systems ont travaillés ensemble pour appliquer l'optimisation topologique au processus d'impression 3D lors de la conception de l'approche de la manufacturabilité. L'optimisation topologique détermine l’agencement de matière le plus efficace pour répondre aux spécifications de performance exactes d'une pièce. Le procédé prend en compte l'espace alloué autorisé, les charges qui devront être supportées, les contraintes de limites et d'autres facteurs techniques cruciaux.

Chacun des quatre supports du satellite requiert une conception personnalisée, car ils sont montés sur les arêtes des réflecteurs des antennes et vissés sur une surface irrégulière.

Optimisation topologique Thales
L’équipe de 3D Systems en Belgique a combiné l’expertise en ingénierie et la DMP pour aider Thales Alenia Space à optimiser topologiquement des supports d’antenne pour un satellite de télécommunications géostationnaire.

Preuve de valeur

Les supports d'antenne ont été produits sur une version bêta de ProX DMP 320 de 3D Systems. Bien que déjà en usage dans les services de fabrication de 3D Systems en Europe et aux États-Unis, l'imprimante devait être disponible à la vente lors de l'International Consumer Electronics Show en Janvier 2016.

La ProX DMP 320 est conçue pour les gros travaux de production de pièces métalliques. Elle utilise une toute nouvelle architecture qui simplifie la configuration et fournit un maximum de flexibilité pour produire tous les types de géométries de pièces en titane (grades 1, 5 et 23), en super-alliage nickel et acier inoxydable 316L.

La fabrication par modules interchangeables offre une polyvalence d’applications accrue et moins d’immobilisations lors du déplacement entre les différents matériaux de la pièce. Une chambre de construction sous vide contrôlée assure que chaque partie soit imprimée avec les propriétés des matériaux, la densité et la pureté chimique exigés et éprouvés.

Le niveau extrêmement faible d'O2 dans la ProX DMP 320 offre plusieurs avantages clés, y compris une meilleure conservation de la qualité de la poudre, pas de micro oxydation des pièces ou d’oxydation des interstices lors de l'impression, et des propriétés mécaniques améliorées pour les alliages O2-sensibles tels que le titane.

De meilleures pièces en moitié moins de temps

La combinaison de l'expertise de 3D Systems et des capacités avancées de la ProX DMP 320 délivre exactement ce dont Thales Alenia Space a besoin en environ moitié moins de temps qu'il aurait fallu avec la fabrication traditionnelle. Les supports titane produits par DMP sont 25 % plus légers que les supports fabriqués par des moyens traditionnels et disposent d'un meilleur rapport rigidité-poids.

Les coûts de production ont été considérablement réduits et la durée totale de la commande à l'expédition (comprenant la préparation des fichiers, l'impression 3D, le traitement thermique, la finition, le fraisage CNC, l'analyse de contrôle de qualité, le nettoyage et la traçabilité des données) n’est plus que de quatre à cinq semaines, contre 10 semaines en utilisant les méthodes traditionnelles.

La collaboration entre 3D Systems et Thales Alenia Space est emblématique de l'adoption accélérée de la DMP par les organisations de la défense et de l'aérospatiale dans le monde entier. Il semble être juste une question de temps avant que la DMP prenne une place dominante aux côtés des procédés traditionnels de fabrication en métal qu'elle complète.

Accélération de l'adoption de la DMP

Les supports de fixation d’antenne pour les satellites ne sont que le début de la collaboration entre 3D Systems et Thales Alenia Space. En 2015, 3D Systems a produit plus de 50 composants spatiaux différents pour trois satellites de télécommunications géostationnaires de Thales Alenia Space. Thales Alenia prévoit de doubler la production en 2016 en utilisant la DMP de 3D Systems, selon Florent Lebrun, spécialiste de la fabrication additive pour les applications d'antenne.