Remplacement rapide des pièces paré au décollage ?

En tant que leader mondial reconnu dans le domaine de la recherche, du développement et de la transition des technologies, l'UDRI (l'institut de recherche de l'université de Dayton) mène l'un des trois projets MAMLS d'America Makes sur le thème : Nouvelle technologie de processus pour les familles de pièces peu critiques. Plus précisément, l'UDRI étudie le « remplacement rapide de pièces par traitement numérique de la lumière », un processus de fabrication additive rendu possible par la technologie Figure de 3D Systems. Dans le cadre de cette étude, les pièces peu critiques en question ont un usage fonctionnel à bord de l'avion, comme c'est le cas des connecteurs électriques, des boutons, des bagues isolantes en élastomère et des entretoises.

L'UDRI et 3D Systems ont également participé aux phases 1 et 2 du programme MAMLS, qui étaient également axées sur le soutien, mais abordaient d'autres problématiques. Bien que chaque projet ait été indépendant des autres, les phases précédentes ont conditionné le lancement dans les délais de la troisième phase et apporté à l'UDRI et à 3D Systems une compréhension pratique du fonctionnement des ALC et de leurs besoins. Les phases 1 et 2 ont également permis d'identifier les analyses de rentabilité de la fabrication additive pour différentes pièces, mettant en lumière ce qui peut ou non être facilement approvisionné et dans quelles situations l'utilisation de la fabrication additive a du sens.

Pour les anciens avions, l'analyse de rentabilité de la fabrication additive entre en ligne de compte pour les pièces qui ne sont plus produites en raison de leur obsolescence, des coûts de création élevés, de leur faible quantité, de l'indisponibilité des outils d'origine, du manque de documentation disponible ou d'autres problèmes liés à la disponibilité. La vitesse de remplacement des pièces autorisée par de nouvelles technologies telles que celle de Figure 4 offre de nouvelles opportunités aux organismes tels que l'USAF, de faire progresser leurs initiatives stratégiques de soutien. Au cours des deux prochaines années de ce projet de recherche, l'UDRI et ses collaborateurs chercheront à découvrir où la Figure 4 trouve sa place dans la vision globale du soutien aérien.

La technologie Figure 4 de 3D Systems est un procédé de fabrication modulaire qui utilise une membrane sans contact en combinaison avec un projecteur d'imagerie. Contrairement aux technologies de fabrication additive basées sur la trajectoire d'outils, la technologie Figure 4 permet de fabriquer une section transversale entière de la pièce à l'aide d'une seule projection, en conservant une résolution fine, des surfaces lisses, des chimies de matériaux de production réactives et des vitesses d'impression rapides. La technologie Figure 4 offre également une répétabilité Six Sigma (C_pk > 2) pour tous les matériaux Figure 4, ce qui en fait la technologie d'impression 3D la plus prête pour la fabrication.

Outre la précision géométrique, la vitesse d'impression et l'adéquation des matériaux sont essentielles. La perspective d’effectuer une réparation personnalisée durable en une seule journée est très intéressante pour accroître l’état de préparation et la disponibilité des avions en vue d'une utilisation en mission le jour-même. Cependant, avant de pouvoir profiter de cette capacité, l'UDRI travaille à l'identification et à la résolution méthodique des problèmes potentiels afin de permettre l'adoption future de la technologie Figure 4 par l'USAF, d'autres agences du Département de la Défense américain, et plus encore.

L'UDRI excelle dans les domaines des matériaux avancés, de l'ingénierie, des technologies aérospatiales et de la physique structurelle, entre autres, et collabore avec des experts externes pour rendre ce projet aussi complet et efficace que possible. En collaboration avec 3D Systems, l'UDRI travaille sur des protocoles de développement, de caractérisation et de post-traitement des matériaux afin d'aligner et de documenter les performances des matériaux en fonction des exigences des matériaux qualifiés pour l'aviation. Ces spécifications sont exhaustives, des propriétés mécaniques et environnementales jusqu'aux normes de sécurité telles que les propriétés ignifuges. Le rôle de 3D Systems est d'aider l'UDRI en lui fournissant les matériaux adaptés aux applications à l'étude dans ce projet, soit en égalant les photopolymères actuellement proposés sur le marché, soit en en formulant de nouveaux.

Lockheed Martin et Northrop Grumman sont également des collaborateurs clés et effectueront des inspections rigoureuses sur les pièces de test de l'UDRI pour valider les résultats. L'UDRI passe par toutes les spécifications militaires, l'ALC et les qualifications des partenaires OEM pour tester les pièces par rapport aux normes industrielles. Selon le Dr Timothy Osborn, leader du groupe de développement de la technologie de fabrication additive à l'UDRI, ce panel de collaborateurs offre la matrice de test nécessaire à la mise en application les conclusions des recherches plus rapidement que les autres programmes.

La première tâche du programme identifie les pièces spécifiques à tester et définit les spécifications des matériaux dont ces pièces ont besoin. À l'aide d'un scanner Creaform HandyScan et d'un logiciel de rétro-ingénierie, l'UDRI numérise les pièces à l'aide d'un flux de travail de numérisation 3D vers CAO et prépare les fichiers pour l'impression. Après l'impression, le test des matériaux commence. Le Dr. Osborn prévoit que l'étude commencera à produire des données de bonne qualité au bout de six mois, pour aboutir à un rapport final et à une recommandation à l'armée de l'air à la fin du projet.

Il existe actuellement un certain nombre d'inconnues autour des technologies Figure 4 pour ces applications, mais leur vitesse et leurs tolérances géométriques sont très prometteuses. Grâce à ce programme, l'UDRI et ses collaborateurs prévoient d'obtenir les connaissances scientifiques nécessaires pour que le remplacement rapide des pièces devienne une réalité.

Autorisé pour diffusion publique. Numéro de dossier : 88ABW-2018-5721 

La mission de soutien de l'armée de l'air américaine (USAF) devient de plus en plus difficile en raison du vieillissement progressif d'un grand nombre d'avions, de systèmes et d'équipements. Pour faire face à cette difficulté, il faut des solutions d'entretien rapides, fiables et durables. Les précurseurs de l'industrie et les chercheurs regardent au-delà des solutions de soutien traditionnelles pour tirer avantage des opportunités offertes par les nouvelles technologies. Le remplacement rapide des pièces à l'aide de la technologie de contrôle du stock par fabrication à la demande, basée sur la fabrication additive 3D Systems, est une solution sérieusement envisagée.

America Makes, le partenaire principal et collaboratif du pays en matière de recherche, de découverte, de création et d'innovation dans le domaine de la fabrication additive et de la technologie d'impression 3D, est à la tête d'une initiative visant à identifier et à évaluer les nouvelles options de soutien en vue d'une éventuelle transition. Dans le cadre du programme « Maturation of Advanced Manufacturing for Low-Cost Sustainment » (MAMLS), America Makes est maintenant en phase 3 d'un appel à projets portant sur des programmes de recherche appliquée et de développement destinés à améliorer l'efficacité dans l'usine, ainsi que pour permettre à l'Air Logistics Complexes (ALC) d'assurer la préparation stratégique de l'USAF.