La fabrication additive, autrement dit l’impression 3D à vocation professionnelle/industrielle, est l’un des thèmes chauds de l’“usine du futur” et figure parmi les axes de (re)développement de l’industrie en Wallonie, tels qu’identifiés par le Plan Marshall 4.0.

Le sujet intéresse et suppose l’implication active de plusieurs pôles de compétitivité. Notamment Mecatech (génie mécanique), SkyWin (secteur aéronautique et aérospatial) ou encore Tweed (environnement et développement durable). Toute une série de dossiers ont été déposés dans l’espoir de décrocher des budgets R&D. Certains ont déjà été approuvés, d’autres sont encore en phase d’analyse.

Deux de ces projets, impliquant les pôles MecaTech et SkyWin, démarrent officiellement ce 1er octobre. Ils sont pilotés et viendront, à terme, renforcer les compétences et activités de deux grands noms de la scène aéronautique wallonne. A savoir Techspace Aero, à Liège, et la Sonaca, à Gosselies.

Petit coup d’oeil sur les objectifs de ces deux projets.

Projet Aero+

Le projet Aero+, porté par Techspace Aero, vise à démontrer la faisabilité technique et industrielle de la fabrication de pièces aéronautiques – en particulier, de (pièces de) moteurs d’avion.

Plusieurs étapes devront être franchies, telles que le développement de procédés, la compréhension des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lors d’une production additive, la validation de robustesse et de qualité des matières, la réalisation de démonstrateurs métallurgiques (les matières utilisées étant essentiellement le titane et l’aluminium) et, en finale, la certification des pièces produites en 3D.

L’un des enjeux est d’améliorer les logiciels de conception, de simulation et d’optimisation utilisés pour le processus de design des pièces à produire par fabrication additive. C’est là qu’intervient la société liégeoise Samtech, aujourd’hui intégrée au groupe Siemens.

Son rôle, au sein du consortium de recherche, se focalisera en effet sur les problématiques de conception et, notamment, sur celles de l’optimisation topologique. Il lui reviendra de développer ou d’améliorer la conception de logiciels de simulation et conception et les potentiels d’optimisation, de procéder à l’analyse de structures conventionnelles à des fins de dimensionnement correct, et de plancher sur les méthodologies de calcul.

Ses logiciels seront en outre utilisés par les autres partenaires du projet dans les différentes phases qui leur sont attribuées: conception, processus de fabrication, contrôle, optimisation métallurgique, post-traitement et finition.

Compétitivité et certification aéronautiques

Pour le groupe Safran, l’enjeu est colossal. Il s’agit pour lui de se doter des compétences nécessaires pour se lancer activement dans la fabrication additive de pièces de moteurs. Le groupe n’a encore produit aucune pièce dans ce domaine. D’autres groupes se pressent au portillon.

Prototype d’injecteur GE. Encore 3 ans avant son utilisation réelle?

Tel GE “qui a déjà produit un injecteur de moteur d’avion”, souligne Didier Granville, mais dont la commercialisation ne devrait intervenir qu’en 2018.

Les pièces produites à ce jour, dans le domaine spatial et aéronautique, et destinée à des fonctions cruciales, n’ont en effet pas encore passé l’étape de la certification. Elles demeurent donc des prototypes ou sont utilisées pour des tests ou des démos au sol. Mais tous les constructeurs piaffent. Il s’agit donc de progresser rapidement. En maîtrisant les techniques, en affinant les processus de production (sans parler des matériaux) et en démontrant le respect des contraintes.

D’où ce projet Aero+, subventionné par la Région wallonne dans le cadre du Plan Marshall 4.0.

A noter qu’en parallèle à ce projet, Techspace Aero a déjà investi dans une imprimante 3D pour production métallique qui, dans un premier temps, servira à du prototypage. Avec des gains sensibles en termes de délais de conception de pièces puisqu’ils pourraient passer de 6 mois et quelques à moins d’un mois.

Dans le cadre du projet Aero+, le Sirris interviendra notamment pour la production de démonstrateurs métalliques. Amos sera sollicité pour le post-traitement (lissage) des pièces métalliques tandis que V2i mettra en oeuvre ses compétences en matière de tests de fatigue, études vibratoires et durée de vie des pièces. L’ULB et l’UCL se pencheront davantage sur le volet matériaux. L’ULg, elle, oeuvrera au niveau de l’optimisation topologique.

La nature des pièces qui seront simulées et conçues en vue d’une fabrication additive n’a pas encore été déterminée. “Plusieurs possibilités sont pour l’instant envisagées. Le choix s’effectuera en fonction de la complexité mathématique que représenterait leur optimisation topologique”, explique Didier Granville, chief strategy officer chez Samtech.

Projet FASAMA

Le projet FASAMA est sensiblement similaire au projet Aero+ mais vise d’autres types d’application de la fabrication additive qui intéressent directement la Sonaca. A savoir, la production de systèmes d’anti-givrage pour les bords d’attaque des ailes d’avion ou encore la production de ferrures spatiales.

Il porte notamment sur “l’optimisation des paramètres du procédé de fabrication additive qui sera sélectionné en fonction des propriétés et de la microstructure désirées. Il s’agit en outre de mettre en place les procédés, en amont et en aval de la fabrication additive, afin de garantir qualité et répétitivité des pièces.”

Autre objectif du projet: identifier et s’approprier des méthodes de conception et de dimensionnement adaptées à la fabrication additive, et les intégrer dans les environnements de calcul habituels des bureaux d’études aéronautiques.

Dernière étape: la réalisation de démonstrateurs, à tester au travers d’essais.

Les projets Aero+ et Fasama se concentrent sur la phase de conception et d’optimisation de conception de pièces (aéronautiques) à produire via fabrication additive (métallique). La problématique de modélisation de la production proprement dite, plus en aval, a également fait l’objet de dépôts de projets dans le cadre du Plan Marshall 4.0. Avec des décisions qui doivent encore être prises.