Lorsque nous parlons de fabrication additive métallique (FA) dans la production de pièces, nous finissons souvent par parler de cette technologie émergente comme une perturbation des anciennes méthodes de fabrication. Les anciennes méthodes de production comme le brasage, le soudage et le moulage représentent la « vieille garde ». Et bien que ces méthodes aient fait leurs preuves, plus que tout, elles sont « dignes de confiance ».
Dans des industries comme l'aérospatiale et l'aviation qui nécessitent une certification, une qualification et une validation approfondies avant que les pièces fabriquées puissent être produites à grande échelle à des fins commerciales, ce processus de renforcement de la confiance évolue lentement.
L'aérospatiale est une industrie très surveillée, à juste titre compte tenu de l'ampleur des enjeux en cas de défaillance d'une pièce. Pourtant, la résistance aux nouvelles techniques de production peut être innovations étouffantes qui pourraient apporter des améliorations généralisées à l'efficacité énergétique, à la distance de vol, cycles de production de pièces, la consolidation d'éléments cruciaux et la construction de chaînes d'approvisionnement plus efficaces, qui peuvent tous profiter aux grands comme aux petits acteurs de l'industrie.
Dans une récente Webinaire VELOVirtuel, des experts des industries aéronautique et spatiale se sont réunis pour discuter de certains des obstacles qui empêchent la confiance dans la FA métallique en tant que processus de fabrication de pièces largement accepté, et où l'industrie doit adopter l'additif de manière plus substantielle.
"Nous avons besoin de montagnes de données"
Pour fabriquer une pièce destinée à être utilisée dans l'aviation commerciale et les vols spatiaux habités, plusieurs obstacles doivent être surmontés. Le processus de qualification est exhaustif pour répondre aux exigences réglementaires nécessaires pour satisfaire les entités de surveillance gouvernementales et industrielles.
De plus, l'appareil réglementaire reste centré sur les processus de fabrication hérités. Pour valider les pièces, il existe plusieurs tests, y compris des formes de tests non destructifs, des rayons X, des tomodensitogrammes, etc., qui contribuent tous à renforcer la confiance dans le processus de production.
Mais comme de nombreuses normes définies pour ces tests sont guidées par des processus de fabrication hérités, les résultats peuvent varier considérablement lorsqu'ils sont appliqués à la FA métallique.
AM est un processus de fabrication unique. Lors de l'impression, vous créez une pièce, mais vous créez également le matériau en faisant fondre et en soudant du métal en poudre. En effet, vous effectuez deux étapes en une.
Les fabricants qui recherchent la qualité en une seule étape seront confrontés à des défis. Au lieu de cela, ils doivent décomposer la qualification : d'abord pour le matériau, puis pour la géométrie de la pièce. Mais de nombreux fabricants mettent en œuvre différents paramètres de processus pour leurs pièces afin de compléter leur impression. Cela signifie qu'il y a très peu de standardisation d'une imprimante à l'autre.
À moins que vous ne soyez une très grande entreprise fortement capitalisée, la qualification pour les plus hauts niveaux de l'industrie peut être hors de portée.
Même si la fabrication additive est de plus en plus adoptée pour sa capacité à abaisser la barrière à l'entrée pour la production de pièces en termes de temps et de coût, de nombreux fabricants qui travaillent dans l'additif partent de zéro, ou presque.
En conséquence, les tests et la validation post-production peuvent dépasser les coûts de production, ce qui signifie que des obstacles supplémentaires se présentent pour les fabricants en démarrage qui déploient la fabrication additive.
"Nous faisons beaucoup de choses, mais à la base, il y a la compréhension du matériau imprimé, les propriétés qu'il vous donne : la résistance, la densité, la chimie, tout ça" a déclaré Brian Baughman, ingénieur en chef de la fabrication pour Honeywell Aerospace. "Vous faites des données de traction, vous faites des données de fatigue, mais parfois ce n'est qu'un petit sous-ensemble. Nous avons besoin de montagnes de données. Nous dépenserons probablement plus d'un million de dollars pour caractériser un seul alliage pour un additif imprimé.
L'espace, au contraire
Bien qu'il existe plusieurs obstacles à la qualification des pièces dans l'aviation et les vols spatiaux habités, les vols spatiaux sans pilote présentent un contraste frappant avec ce qui se passe lorsque les exigences réglementaires sont assouplies.
En laissant plus de place à l'adoption de nouvelles techniques de production, l'exploration spatiale donne aux startups une marge de manœuvre pour stimuler l'innovation en abaissant les barrières à l'entrée, en particulier dans les premières phases de test.
« Notre objectif est le coût le plus bas. Ainsi, nous n'effectuons des processus de post-traitement ou d'inspection que si nous le devons », a déclaré Max Haot, Fondateur et PDG de Launcher.
Si l'objectif est de stimuler l'innovation et d'adapter les techniques de production à l'époque, il va falloir changer la façon dont l'aviation et l'aérospatiale envisagent la fabrication additive et ajustent leur paradigme aux nouveaux modes de production.
Renforcer la confiance dans la fabrication additive grâce à la coopération
Une partie de l'établissement de la confiance dans un processus consiste à communiquer la transparence et la surveillance. Chez Velo3D, l'assurance qualité est intégrée dans le cycle de production de bout en bout d'une pièce. Avec un suivi des données in situ à chaque phase du processus d'impression, le Velo3D Assure™ surveille de près l'imprimante et la pièce, couche par couche.
"En tant qu'entreprise de technologie de fabrication, notre objectif est de donner aux clients les outils dont ils ont besoin pour avoir confiance dans la qualité de la pièce imprimée", déclare Dr. Zach Murphree, VP des partenariats techniques chez Velo3D. « C'est le livrable critique, en particulier dans l'aérospatiale, où vous parlez d'intervalles de confiance dans la qualité de votre pièce. L'une des choses sur lesquelles nous nous concentrons vraiment est d'intégrer des capacités d'inspection et de métrologie dans l'équipement afin que, pendant la fabrication du produit, vous obteniez de nombreuses données exploitables et intelligentes, qui vous permettent d'avoir confiance.
L'une des différences avec la solution de Velo3D est qu'elle est livrée avec une riche bibliothèque d'ensembles de paramètres standardisés pour imprimer les géométries les plus complexes. Alors que ce permet aux entreprises de créer des pièces auparavant impossibles, le mot clé ici est « standardisé ».
Cela signifie que les propriétés des matériaux générées par les imprimantes Velo3D sont conformes pour chaque matériau. Cela permet en outre la génération d'ensembles de données généalogiques, comme MMPDS (Développement et normalisation des propriétés des matériaux métalliques), au niveau du fournisseur.
Avec ce modèle, chaque entreprise qui possède une solution Velo3D est capable de produire des pièces formées à partir de matériaux quantitativement compris, une première dans l'industrie.
Pour une acceptabilité et une adoption plus répandues de la FA métallique dans l'industrie aérospatiale et aéronautique, il doit y avoir une normalisation des mesures de base qui peuvent être utilisées par les organismes de réglementation pour déterminer la qualité des pièces.
Alors que différentes machines et différentes techniques de production AM rendent la standardisation difficile, avec l'approche unique de Velo3D sur le marché, il est possible qu'un cadre réglementaire puisse être construit autour des pratiques de validation actuelles dans l'industrie.
« L'une des choses qui me passionnent, c'est que nous commençons à voir davantage de consortiums de données se former pour développer des choses comme les spécifications minimales », déclare Laura Ély, directeur des programmes pour The Barnes Global Advisors. "Bien qu'ils ne soient peut-être pas à pleine capacité de conception MMPDS, toutes ces choses montrent un niveau de maturité [dans l'industrie AM]."
À mesure que l'industrie de la fabrication additive continue d'évoluer, la réglementation évoluera avec elle. Les difficultés de croissance actuelles sont un signe que l'innovation dans l'espace AM, et l'adoption plus généralisée de la technologie, se heurtent à des forces plus lentes comme les agences de surveillance de l'aérospatiale et de l'aviation.
Avec la coopération et l'innovation, cependant, le ciel est la limite pour la FA métallique dans l'aérospatiale.
Contactez-nous aujourd'hui pour lancer la conversation et en savoir plus sur la solution complète de fabrication additive de bout en bout de Velo3D.
