Réduire les délais, les coûts et les déchets associés au moulage composite traditionnel avec la FA

Idec, leader espagnol des solutions composites pour l’aéronautique, est parvenu à réduire les délais, les coûts et les déchets associés au moulage composite traditionnel, en recourant à la fabrication additive de Stratasys.

Dans le cadre d’un projet financé par le gouvernement, Idec a entrepris de réaliser ces objectifs en matière de rendement en explorant les capacités de la technologie du moulage par transfert de résine (RTM). Il s’agissait de tester un nouveau matériau composite et son processus de moulage pour la fabrication d’une aile d’avion courbe. Avec l’assistance d’un prestataire de services de prototypage avancé, Wehl & Partner, Idec a pu relever le défi qui lui était posé : remplacer l’aluminium dans une application d’outillage incluant du courant électrique. Pour ce faire, il a fallu fabriquer un outil de préforme dans un matériau résistant aux hautes températures et aux hautes pressions.

Grâce au système de production F900 de Stratasys, acheté chez le distributeur
espagnol de Stratasys, Pixel Sistemas, Wehl & Partner a sélectionné la résine Ultem 1010, non conductrice et résistante, pour fabriquer à grande échelle un outil de préforme. L’excellente résistance chimique et thermique du matériau lui a permis de résister aux températures supérieures à 150° C requises, ainsi qu’à des pressions élevées.

Les délais de production de l’outil de préforme passant de quatre semaines à 60 heures

Selon Diego Calderón, responsable de l’analyse structurelle chez Idec, ces propriétés ont simplifié le processus de production des préformes et permis d’optimiser considérablement l’efficacité. « Grâce à la fabrication additive de Stratasys, nous avons pu produire l’outil de préforme en 60 heures seulement. Avec l’usinage CNC, la production de ce type de pièces aurait demandé au moins quatre semaines, explique-t-il. En fait, nous avons non seulement réduit les délais de production de l’outil de préforme, mais aussi accéléré l’ensemble du processus de moulage composite ». 

Et d’ajouter : « concrètement, la résine Ultem 1010 nous a permis de réduire l’étape de chauffage composite d’une heure à dix minutes seulement, en faisant passer le courant électrique directement dans les couches composites. Cela n’aurait tout simplement pas été possible sans la fabrication additive FDM de Stratasys ». Plus important encore, l’équipe a été en mesure de réduire de près de 67 % les coûts d’usinage CNC avec l’aluminium.

Relever un défi peu habituel

La contrainte particulière à laquelle Idec était confrontée pour la fabrication de l’aile d’avion concernait surtout l’outil de préforme lui-même. Conçus pour faciliter le processus de superposition des composites dans le moule à un stade ultérieur et accélérer le processus de durcissement, ces outils de préforme sont généralement fabriqués en aluminium ou en résine époxy. La fibre composite est déposée sur la préforme et l’outil est ensuite chauffé pour prendre la forme du moule. Le défi était le suivant : au lieu de chauffer l’outil de préforme, c’était le matériau composite lui-même qu’il fallait chauffer, en faisant passer un courant électrique à travers la fibre composite.

D’après Diego Calderón, les matériaux époxy standard disponibles au sein de l’entreprise n’étaient ni assez robustes ni assez stables pour résister à des températures supérieures à 140 °C. Pour Idec, l’utilisation de la résine Ultem 1010 a débouché sur un outil de préforme aux propriétés mécaniques parfaites qui a permis à l’entreprise de l’utiliser dans le cadre du processus RTM. Selon Diego Calderón, la préforme est si solide que l’équipe peut l’utiliser pendant au moins 25 cycles, ce qui n’est tout simplement pas possible avec l’époxy ou d’autres technologies de fabrication additive et matériaux similaires.

EQUIP’PROD • N°113 octobre 2019