Un avion est composé de deux circuits électriques principaux et d’un circuit de rechange. Chacun de ces circuits est placé de chaque côté de l’avion et relié à un générateur. Le générateur produit de l’électricité, en utilisant l’énergie mécanique fournie par l’un des moteurs, d’où le terme de « production d’énergie électrique ».
Bien que les générateurs soient la principale source d’énergie de l’avion, de multiples sources supplémentaires sur un avion restent essentielles pour la redondance. C’est pourquoi les fabricants doivent toujours travailler sur un certain nombre de nouvelles technologies, notamment les piles à combustible, les super condensateurs, les systèmes de batteries à haute énergie, à haute densité de puissance et au lithium-ion.
Afin d’améliorer leur utilisation, ces systèmes électriques doivent être conçus de manière à pouvoir s’adapter aux derniers développements dans le domaine des aéronefs à voilure fixe et à voilure tournante. C’est là que la fabrication additive entre en jeu.
Dans ce dossier, nous allons partager l’exemple de Safran Electrical & Power, un spécialiste de l’aéronautique qui conçoit et produit des systèmes électriques pour les avions commerciaux et militaires.
La division impression 3D de Safran Electrical & Power
L’équipe d’impression 3D de Safran Electrical & Power souhaitait améliorer la conception d’un boîtier de générateur électrique. En tirant parti des avantages techniques de l’impression 3D, Betatype, société qui repousse les limites de la conception et de la performance de fabrication des pièces dans le domaine de la FA, aide l’équipe de Safran à améliorer la conception du boîtier en se concentrant sur un certain nombre de points clés : amélioration de la résistance, augmentation de la rigidité et réduction du poids global.
Une preuve de concept a donc été développée en utilisant un treillis à ultra-haute densité dans le cadre d’une « structure sandwich » de plus de 10 millions d’éléments. Sarat Babu, CEO de Betatype, explique à propos de cette solution : « Nous savions que la création d’une structure en treillis plus complexe et de plus haute densité était la clé pour obtenir ce que Safran recherchait dans cette pièce. En appliquant notre technologie et notre approche multi-échelle, nous avons pu contrôler le chemin de numérisation et les paramètres d’exposition jusqu’à chaque élément de la conception de la structure sandwich. En poussant la fusion laser sur lit de poudre bien au-delà de ses procédés standards, nous avons créé la structure en treillis à ultra-haute densité requise ».
La preuve de concept de Betaype s’est avérée un succès. Elle a permis d’optimiser la conception des boîtiers de générateurs de Safran pour la FA, en unifiant la conception de plusieurs composants usinés complexes en une seule pièce. Betaype a réussi à réduire considérablement le nombre de pièces et les temps de fabrication, ce qui a permis d’ajouter de la valeur et de réduire les coûts.
Par la suite, Safran et Betatype ont intégré la technologie de contrôle de processus spécialisée et évolutive de Betatype dans les conceptions suivantes qu’ils ont développées. Si l’on ne dit rien de cette technologie, on sait que la conception a dévoilé une réduction de poids de 30 % par rapport à l’itération précédente ainsi qu’une réduction de l’utilisation et du gaspillage de matériaux.
Selon l’équipe, « une autre réduction – encore une fois de 30 % – des temps de construction a également été obtenue. L’optimisation de la trajectoire de numérisation et le contrôle précis du processus, qui ne pouvaient pas être obtenus avec le logiciel de FA standard, ont été les principaux facteurs contribuant à accélérer le processus de construction et à augmenter considérablement la productivité ». Enfin, « la dernière itération de la pièce a vu l’équipe passer du panneau sandwich aux nervures extérieures. Cela a permis de réduire le volume du profilé, tout en maintenant la rigidité requise, et de produire les pièces en Aluminium, plutôt qu’en Titane ».
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