Il peut parfois être difficile de croire qu'il ne s'est écoulé que 120 ans depuis le premier vol d'un avion. Les frères Wright ont créé le premier avion habité qui a décollé avec succès et a atterri en toute sécurité.
Depuis lors, la technologie a progressé de manière significative, au point que nous sommes désormais capables d'imprimer en 3D des pièces pouvant être utilisées dans les technologies aérospatiales. Il est même possible de créer des modèles de drones imprimés en 3D qui fonctionnent en pratique, alors examinons de plus près ces merveilleux progrès.
Fabrication traditionnelle vs. fabrication additive
Pendant longtemps, les humains étaient limités à l'utilisation de méthodes soustractives et formatives pour la fabrication de pièces, mais l'impression 3D et d'autres technologies modernes ont complètement changé les possibilités générales. Explorons cela en profondeur ci-dessous.
Processus
Traditionnellement, nous avons utilisé des processus soustractifs et formatifs, tels que le fraisage ou le perçage, ainsi que le moulage et le forgeage, pour créer des pièces de rechange pour l'industrie aérospatiale. Il s'agit d'une méthode de fabrication de pièces fiable et précise, mais elle génère également un niveau élevé de déchets de matériaux et des limitations sévères quant à ce qui peut réellement être produit.
- Processus traditionnels :
Conception → Moulage/Programmation → Découpe de matériaux → Moulage/Forgeage → Usinage → Soudage → Assemblage → Inspection → Produit fini
Par rapport aux méthodes de fabrication additive modernes, telles que l'impression 3D, il est désormais possible de construire des pièces couche par couche, en utilisant souvent des poudres métalliques ou des polymères résistants pour obtenir les mêmes pièces de haute qualité et fiables. Cela offre une plus grande liberté en termes de conception et moins de gaspillage de matériaux, ce qui permet également de produire des pièces plus légères comparativement.
- Processus additifs :
Conception numérique → Découpage et stratification → Préparation de la poudre/du matériau → Impression couche par couche → Post-traitement → Inspection → Produit fini
| Dimension | Avantages traditionnels | Avantages de la fabrication additive (impression 3D) | Inconvénients traditionnels | Inconvénients de la fabrication additive (impression 3D) |
| Coût | Coût inférieur pour la production de masse | Coût inférieur pour les petites séries/pièces complexes | Investissement initial élevé dans les moules/outils | Coûts unitaires élevés des équipements/matériaux |
| Vitesse | Processus matures avec une efficacité stable (ex: estampage) | Prototypage rapide, pas besoin de moules | Développement de moules chronophage (mois) | Vitesse d'impression par unité lente |
| Flexibilité | Forte stabilité en production standardisée | Changements de conception flexibles, supporte la personnalisation | Difficulté à fabriquer des structures complexes | Taille des grandes pièces limitée par l'équipement |
| Durabilité | Systèmes de recyclage des matériaux établis | Moins de déchets de matériaux, supporte la production localisée | Consommation d'énergie élevée et taux de rebuts importants | Processus complexes de recyclage des poudres |
Comme vous pouvez le constater d'après les descriptions et les tableaux ci-dessus, il existe des avantages et des inconvénients aux deux méthodes, c'est pourquoi une technologie n'est pas intrinsèquement meilleure que les autres. Au lieu de cela, les fabricants modernes disposent désormais de plus d'options, où chaque pièce peut être produite par des technologies optimales, ce qui entraîne une réduction des coûts et de la consommation d'énergie, tout en améliorant la qualité et la durabilité.
Coûts
Et en parlant de coût, c'est un facteur important pour les entreprises manufacturières et les passionnés intéressés par le créneau de l'impression 3D aérospatiale. Après tout, moins quelque chose est cher à produire, plus nous pouvons en faire de copies, et plus nous pouvons expérimenter de nouvelles et bonnes idées.
En ce qui concerne la fabrication additive dans le domaine de l'aérospatiale, de nombreuses pièces critiques peuvent être produites avec de très faibles pertes de matériaux, surtout par rapport aux méthodes traditionnelles, car celles-ci gaspillent généralement plus de 50 % des matières premières utilisées pour les pièces aérospatiales. L'impression 3D, en revanche, peut presque toujours maintenir ce chiffre bien en dessous de 10 % et, dans de nombreux cas, même bien plus bas.
Cela permet non seulement d'économiser les matériaux utilisés, mais présente également l'avantage supplémentaire de réduire le poids total des objets utilisés. Et c'est crucial pour la fabrication aérospatiale, car un poids plus faible signifie moins de carburant nécessaire, ce qui à son tour réduit les émissions de CO2 et permet à plus de passagers de voler sur les mêmes avions, augmentant l'efficacité dans de nombreux domaines différents.
La fabrication additive rend possible le vol personnel et les technologies émergentes
Certaines des dernières idées d'impression 3D concernant le vol personnel tournent autour de la fabrication additive, car elle présente de nombreux avantages, comme mentionné ci-dessus. Les pilotes amateurs et les imprimantes 3D sont particulièrement intéressés par des domaines tels que l'eVTOL (décollage et atterrissage verticaux électriques) et l'UAM (mobilité aérienne urbaine), ainsi que les concepts d'avions RC et de drones.
Ceci est dû au fait qu'il est désormais possible de prototyper et de produire des composants légers depuis le confort de nos maisons ou de petits ateliers, qui peuvent être directement utilisés dans ces domaines de niche. Alors examinons de plus près ces deux catégories ci-dessous.
eVTOL et UAM
L'eVTOL et l'UAM sont deux plumes du même oiseau, car ils reposent tous deux sur des composants légers dotés de structures durables qui sont généralement produits en mettant fortement l'accent sur l'optimisation de la topologie pour une résistance accrue. Et comme chaque gramme de poids compte beaucoup, ces pièces légères sont d'une importance capitale.
La fabrication additive permet également de combiner ce qui précède avec des concepts plus avancés, tels que l'intégration de supports, de collecteurs ou de conduits directement dans les pièces elles-mêmes, ce qui permet de loger étroitement les moteurs, les fils et d'autres composants électroniques directement sur les pièces.
Et combiné à la communauté mondiale d'esprits créatifs qui conçoivent et prototypent constamment de nouvelles idées, ce domaine connaît actuellement un essor d'innovation et de progrès, ce qui en fait une période incroyablement intéressante pour tous ceux qui y sont impliqués.
Drones et avions radiocommandés
Cela s'applique également aux passionnés de drones et d'avions télécommandés avec de nombreuses idées d'impression 3D, où il est devenu possible de créer des conceptions personnalisées capables de maintenir un vol pendant de longues périodes, avec un coût de production minimal.
L'impression 3D permet aux créateurs de transformer facilement des idées en réalité, et il n'est pas nécessaire de passer par des processus de production traditionnels complexes.
Un créateur a imprimé en 3D le cadre d'un drone. Quand un drone que vous avez conçu vole dans le ciel, l'idée ne sera plus une idée, c'est la réalité du succès.
Jetez un œil à l'image ci-dessous, cet avion RC imprimé en 3D a été construit par un utilisateur sur Reddit, qui a obtenu les plans d'une communauté dédiée à la création d'aéronefs imprimés en 3D de modèles réels. L'utilisateur a ensuite imprimé les pièces individuellement, les a assemblées et a ajouté des composants électroniques afin de réaliser un vol réel, le tout depuis le confort de son domicile.
Conclusion
Non seulement l'impression 3D permet de créer des pièces spécifiques d'aéronefs, mais de nombreux utilisateurs ont également réussi à créer leurs propres drones et avions RC imprimés en 3D. Et comme la fabrication additive combinée à la fabrication aérospatiale est une création intéressante et enrichissante, c'est un excellent projet d'impression 3D pour toute personne intéressée. Et comme cela peut être réalisé à faible coût et depuis le confort de votre propre maison, nous encourageons les lecteurs à partager leurs conceptions et leurs résultats. Merci de votre lecture !