L'Institut fédéral de recherche et d'essai des matériaux (BAM) développe dans le projet SONRISA des méthodes innovantes pour tester la qualité des composants métalliques imprimés en 3D de manière plus rapide, fiable et économique. L'objectif est de rendre l'inspection des composants fabriqués de manière additive dans l'aviation plus efficace et ainsi de permettre une utilisation plus large de telles pièces. Grâce à leur poids optimisé, ces composants contribuent également à réduire la consommation de carburant et les émissions.
Les avions doivent devenir plus légers à l'avenir pour économiser du carburant et préserver le climat. La fabrication additive joue un rôle important à cet égard. Elle permet de produire des composants métalliques particulièrement complexes, mais aussi plus légers, comme par exemple des échangeurs de chaleur hautement efficaces. Dans l'aviation, chaque économie de poids est rentable, car les avions sont en service pendant plusieurs décennies.
Cependant, malgré leurs avantages potentiels, la fabrication additive est encore utilisée avec réticence dans l'aviation. La raison : aucune autre industrie n'a des exigences de sécurité aussi élevées. Chaque composant lié à la sécurité doit pouvoir être testé sans faille pour détecter les erreurs avant d'être installé. Cependant, cela reste un processus très chronophage et coûteux dans l'impression 3D. En effet, les composants sont souvent très délicats et conçus de manière individuelle. Les défauts potentiels tels que les plus petites pores ou fissures ne sont pas visibles de l'extérieur et les méthodes d'essai conventionnelles atteignent ici leurs limites.
Contrôle de qualité dans le processus d'impression
C'est là que le projet collaboratif SONRISA entre en jeu : l'équipe développe une méthode numérique permettant de surveiller et d'évaluer la qualité d'un composant imprimé en 3D déjà pendant le processus de fabrication. Ainsi, les erreurs potentielles peuvent être détectées tôt et les inspections ultérieures peuvent être réduites. « Nous voulons rendre le processus de fabrication plus transparent et reconnaître déjà pendant la production si un composant répond aux exigences élevées de l'aviation », déclare Gunther Mohr, chef de projet pour SONRISA au BAM. « Cela permet d'économiser du temps, des coûts et des ressources. »
Pour ce projet, plusieurs systèmes de mesure sont combinés pour surveiller le processus d'impression 3D, plus précisément la fusion par laser sur lit de poudre. Dans ce procédé, la poudre métallique est appliquée en couches et fondue à l'aide d'un laser. Les systèmes de mesure vérifient notamment si la poudre est appliquée de manière uniforme et si la surface du composant fournit des indices sur d'éventuels défauts.
Réduction des temps d'essai
Ces informations sont combinées avec des images radiographiques tomographiques à haute résolution des composants. Ainsi, les signaux des systèmes de surveillance peuvent être comparés de manière ciblée avec les propriétés réelles du composant. À partir de ces connaissances, il est possible de déduire à l'avance quelles zones devront être particulièrement examinées à l'avenir. Cela rend l'assurance qualité beaucoup plus efficace.
Grâce aux nouvelles méthodes, les inspections devraient être considérablement raccourcies, leur précision augmentée et une contribution essentielle à l'évaluation fiable de la stabilité des processus et de la qualité des composants fabriqués de manière additive devrait être apportée. Cela rend l'utilisation de composants imprimés en 3D plus attrayante pour l'aviation.
Partenaires de l'aviation et de la fabrication
Le projet implique, en plus du BAM, des entreprises leaders de l'industrie aéronautique et de la fabrication telles que Boeing Deutschland GmbH, Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (chef de consortium), MTU Aero Engines AG et Materialise GmbH, ainsi qu'un partenaire associé, Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH. Ils apportent une expérience pratique ainsi que des compétences en recherche et développement industriel au projet. De plus, les progrès du projet sont régulièrement discutés avec l'Agence de l'Union européenne pour la sécurité aérienne (EASA) afin de prendre en compte dès le départ les aspects pertinents pour la certification. Le projet est financé dans le cadre du programme de recherche aéronautique LuFo VII-1 par le Ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWE).
Contact :
www.bam.de
