Fabrication additive : application industrielle CETIM-CERTEC : les rendez-vous technologiques Enjeux industriels en mécanique : de l impression 3D à la fusion laser BOURGES le jeudi 10 octobre 2013
Sommaire Zodiac Aerospace & Zodiac Hydraulics Étude : corps de servovalve Conception et fabrication additive Bénéfices escomptés Risques identifiés, interrogations Développements Questions 15 octobre 2013 - Page 2
Le groupe Zodiac Aerospace La maîtrise des éléments depuis 1896 Leader mondial des équipements et systèmes aéronautiques montés à bord des avions commerciaux et hélicoptères 98 sociétés réparties sur les différents continents. Plus de 30 000 collaborateurs 5 + 1 Secteurs d activités Zodiac Cabin & Structures Zodiac Seats Zodiac Galleys & Equipment Zodiac Aircraft Systems Zodiac Aerosafety Zodiac Services 15 octobre 2013 - Page 3
Zodiac Hydraulics Conception et fabrication d équipements et de soussystèmes hydrauliques (civil et militaire) CHATEAUDUN (28) Environ 340 collaborateurs 15 octobre 2013 - Page 4
Zodiac Hydraulics Applications Gestion du train d atterrissage Entrée / sortie du train Freinage Dirigeabilité Commandes de vol Ailerons, volets, plan de queue Gestion moteur Dosage de carburant Vérins de commande d aubes Vannes Gestion des fluides : contrôle et régulation Manocontacts Electro robinets Dégivrage des bords d attaque des ailes 15 octobre 2013 - Page 5
Étude : corps de servovalve 15 octobre 2013 - Page 6
Étude : corps de servovalve FP : Créer une enveloppe structurelle FC : être apte à supporter les pressions. FC : Offrir une sécurité structurelle en cas de crash. FC : être apte à assurer les fonctions étanchéité. FC : l objet technique sera industriellement réalisable. FC : l objet technique devra être fiable. L objet technique ne doit pas avoir d effet négatif sur le système. FC : l objet technique ne dégradera pas l esthétique et la qualité perçue de l équipement FC : l objet technique ne présentera pas d impact sur la santé de l utilisateur. FC : l objet technique ne présentera un impact environnemental limité. FC : l objet technique sera compatible avec les matériaux environnants. FC : l objet technique sera apte à supporter les conditions environnementales de service. 15 octobre 2013 - Page 7
Étude : corps de servovalve l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure Matérialiser les points d'interface système : interfaces mécaniques, ports hydrauliques, connecteurs électriques. Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage Matérialiser les surfaces s : la ligne de fourrure, les lignes de gicleurs, A partir du besoin client, des interactions et interconnections, distribuer les surfaces s de façon "idéale". 15 octobre 2013 - Page 8
Étude : corps de servovalve l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure Identifier les interconnections entre les volumes fonctionnels : communications mécaniques (supports de taraudages), communications hydrauliques (pilotage, PC0,...) Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage 15 octobre 2013 - Page 9
Étude : corps de servovalve l architecture A partir : l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure des sollicitations mécaniques statiques (pressions, efforts,...), des chargements dynamiques prévus (profil de mission, fatigue,...), des conditions de service (températures,...), des données matière. Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage construire une peau uniforme autours des surfaces s. 15 octobre 2013 - Page 10
Étude : corps de servovalve l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure les interconnections par «trous de vers» pour les circuits hydrauliques. Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage 15 octobre 2013 - Page 11
Étude : corps de servovalve l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure Relier les volumes et créer les éventuelles nervures de renfort (résistance structurelle aux vibrations et accélérations) Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage Éliminer les angles vifs (faisabilité technique) et les transitions brusques de formes (supports d'édification "naturels"). Combler les vides pour "lisser" la surface (résistance aux formes de corrosion). 15 octobre 2013 - Page 12
Étude : corps de servovalve l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques Passage de fils freins («donuts»), la structure Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage marquages, passages de clés de serrage, 15 octobre 2013 - Page 13
Étude l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure Le brut obtenu doit être assimilé à une ébauche avancée qui nécessite des reprises d'usinage sur les surfaces s. Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage Ajouter les surépaisseurs pour l'usinage conventionnel 15 octobre 2013 - Page 14
Conception et fabrication additive Remise en cause de certaines règles de conception Penser à exploiter les avantages du procédé (formes évolutives, imbrications de géométries,...) sans oublier ses limitations (supports d'édification, stratification, anisotropie, dépoudrage...) Oublier l'usinage conventionnel dans la construction du modèle 3D (passages d'outil coupant, dépouilles, symétries,...). Penser à combiner les composants qui devaient être usinés séparément car complexes (1/2 assemblages, zones rigides et flexibles,...). Intégrer directement les fonctions techniques annexes (passage de fils freins ("donuts"), marquages,...) Ne pas hésiter à s'inspirer de la biologie pour optimiser les géométries (certaines solutions ont été éprouvées par des millions d'années d'évolution) Ne pas brider son inventivité. Plan d étude l architecture l enveloppe Connecter les chambres hydrauliques la structure Ajouter les fonctions techniques annexes Prendre en compte les surépaisseurs d usinage 15 octobre 2013 - Page 15
Bénéfices escomptés Conception : Formes optimisées Gain de masse (V1 : gain 13 % et V2 : gain 25% par rapport à la version taillée masse) Chaîne d approvisionnement Obtention directe de pièces à partir du fichier CAO V1 Matière première Réduction de la consommation de matière première V2 15 octobre 2013 - Page 16
Risques identifiés, interrogations Conception Changement des règles de conception. Peu de données numériques sur les matériaux ainsi transformés. Chaîne d approvisionnement Réseau de fournisseur. Ajout d un nouveau maillon dans la chaîne d approvisionnement. Matière première Pérennité des sources, formes et caractéristiques. Qualité de la matière première 15 octobre 2013 - Page 17
Risques identifiés, interrogations Édification Qualité des couches Maîtrise et répétabilité des paramètres d édification. Effet de la manipulation des poudres sur les opérateurs. Post traitement Définition du traitement thermique adapté. Définition des protocoles de parachèvement et de finition adaptés. Dépoudrage, nettoyage, décontamination. Composant Comportement du composant face aux différentes formes de corrosion. Justifications mécaniques. Maîtrise de la décontamination et risque de pollution sur le système. Effet des microporosités sur les fonctions étanchéité 15 octobre 2013 - Page 18
Développements Alliages d aluminium (travaux avec le CETIM-CERTEC) Corps en cours d édification Objectif : démonstrateur opérationnel en 2014. Acier et alliage de titane (Clean Sky Open Rotor) Démonstrateur : 2015 Cible : 2016 Entrée en service : 2025 15 octobre 2013 - Page 19
Questions? 15 octobre 2013 - Page 20