Le fabricant d’imprimantes 3D en métal Aurora Labs fabrique actuellement différents modèles de microturbines à gaz : la turbine à gaz de classe 200N et le modèle de classe 400N.
Une micro-turbine à gaz est un moteur à combustion au centre d’un petit système de propulsion ou d’une centrale électrique qui peut convertir le gaz naturel ou d’autres combustibles liquides en énergie mécanique pour des applications telles que les véhicules aériens sans pilote ou la production instantanée d’électricité.
Le modèle actuel sera disponible sur le marché dès le mois prochain, avec des capacités pour des systèmes de propulsion légers dans un large éventail de marchés.
En ce qui concerne la turbine à gaz de classe 200N, l’équipe a fabriqué un produit avancé en moins de quatre mois. La conception et l’impression de la turbine ont satisfait aux critères de référence pour les essais de prototypes en laboratoire, qui sont à la pointe de l’impression 3D de composants métalliques à haute énergie.
Les essais vont maintenant se poursuivre sur le terrain, où le moteur pourra être monté sur une cellule d’avion pilotée à distance.
« Les moteurs imprimés d’A3D suscitent un vif intérêt, car ils peuvent être utilisés non seulement pour les drones, mais aussi pour la production instantanée d’électricité. Notre objectif est de disposer d’une technologie de pointe à vendre aux grands marchés de la défense et de l’aérospatiale », a déclaré Rebekah Letheby, CEO d’A3D.
Développement de la turbine
Pour développer le prototype de la turbine, A3D s’est efforcée de répondre aux critères établis par le marché pour son moteur à turbine de classe 200N. Les contraintes en matière de poussée, d’efficacité de l’admission d’air, de poids du moteur et de consommation de carburant ont été respectées, et nous disposons d’une marge d’amélioration supplémentaire grâce à des modifications uniques de la conception générative, adaptées à l’impression 3D.
Le moteur fonctionne et se compare, en termes de fonctions et de performances, à des moteurs comparables construits selon des méthodes traditionnelles. L’avantage du moteur A3D est qu’il comporte moins de pièces complexes, ce qui permet un processus d’assemblage rapide et fiable, sans compromis sur les performances. A3D dispose des machines d’impression 3D et de l’expertise nécessaires pour produire le moteur en série, à terre, en Australie.
L’efficacité et le poids des turbines font partie des domaines clés des essais d’A3D. Ces deux éléments sont liés dans notre modèle de turbine en sélectionnant des pièces individuelles qui peuvent être allégées par la conception, mais aussi en sélectionnant des matériaux métalliques qui assurent une performance efficace et permettent une réduction de la masse totale. Un moteur plus léger permettra aux aéronefs d’améliorer leur rendement énergétique. L’équipe de conception veille également à ce que les pièces de la turbine A3D soient fusionnées et imprimées en un seul ensemble. Même si cela n’est pas possible pour toutes les pièces actuellement, la réduction du nombre actuel de pièces a permis d’optimiser le temps nécessaire à l’assemblage du moteur et la facilité d’assemblage est également améliorée grâce à l’utilisation de moins de pièces. Dans une section du moteur, nous avons réussi à prendre 18 pièces et à les fusionner en une seule pièce imprimée, tout en réalisant une réduction de poids de 20 % par rapport aux moteurs traditionnels de la même classe.
Les matériaux métalliques sélectionnés pour les pièces imprimées en 3D présentent la résistance mécanique requise. Les essais ont montré que les composants intérieurs imprimés peuvent fonctionner avec la métallurgie requise et résister aux contraintes et aux températures élevées auxquelles le matériau métallique est soumis lors de la mise à feu du moteur. Le matériau imprimé est comparable aux matériaux métalliques conventionnels, ce qui garantit aux utilisateurs que la qualité finale du produit métallique est fiable et reproductible avec la méthode d’impression A3D.
La prochaine étape
Parallèlement aux essais du modèle de classe 200N, A3D accélère la conception et la construction du modèle de turbine à gaz de classe 400N, plus grand, qui augmentera encore les opportunités de marché pour les applications à grande échelle dans le secteur des véhicules aériens sans pilote, où les petites turbines peuvent être utilisées comme systèmes de propulsion.
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