Dans le secteur aérospatial, la fabrication additive par arc électrique robotisée (WAAM) est utilisée pour produire des pièces structurelles de taille moyenne à très grande, proches de leur forme finale, des outillages sur mesure et du matériel spatial à partir d’alliages métalliques certifiés. En associant la robotique industrielle au dépôt par arc électrique, la technologie WAAM permet de fabriquer des composants métalliques de plusieurs mètres, adaptés à des applications spatiales et de soutien au sol très exigeantes.
L'ingénierie aérospatiale repose sur un équilibre entre l'intégrité structurelle et l'efficacité des matériaux. Les méthodes de fabrication traditionnelles peinent souvent à produire des composants de grande taille sans générer de gaspillage excessif de matériaux ni allonger les délais de livraison. MX3D résout ces goulots d'étranglement de production grâce à trois propositions de valeur clés adaptées aux secteurs aérospatial et spatial :
Pièces de grande taille proches de la forme finale : Fabrication de composants pouvant atteindre plusieurs mètres, ce qui réduit considérablement le volume de matière première nécessaire.
Délais de livraison courts : En contournant les délais liés aux procédés traditionnels de forgeage et de moulage, nous livrons des structures essentielles et des équipements de soutien au sol en quelques semaines plutôt qu’en plusieurs mois.
Métallurgie certifiée : Utilisation d'alliages industriels rigoureusement testés, déposés dans des conditions contrôlées afin de répondre aux normes industrielles les plus strictes.
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Pourquoi choisir WAAM pour le secteur aérospatial ?
Pour évaluer la fabrication additive dans le secteur aérospatial, il faut adapter la technologie appropriée à l'échelle structurelle requise. Les systèmes traditionnels de fusion sur lit de poudre conviennent parfaitement aux composants internes de moteurs de petite taille et très complexes, mais ils sont fortement limités par des volumes d'impression restreints et le coût élevé des poudres atomisées.
La fabrication additive par arc électrique (WAAM) fonctionne également sans chambre de fabrication restrictive (grâce notamment à la modularité et à la liberté d’aménagement de nos systèmes MX3D MX), ce qui permet de disposer d’un vaste volume de fabrication capable de produire des structures aérospatiales à l’échelle du mètre et des outillages lourds que les systèmes à lit de poudre ne peuvent tout simplement pas réaliser. En utilisant un bras robotisé multiaxial et du fil de soudage standard, testé et certifié, la technologie WAAM offre une méthode de dépôt très économique et rapide pour les pièces de grand format.
Surtout, la technologie WAAM améliore considérablement le rapport « coût d’achat/poids utile ». Dans l’usinage soustractif traditionnel, la fabrication de grandes structures aérospatiales à partir de billettes entraîne un gaspillage considérable de matière, particulièrement coûteux lorsqu’il s’agit d’alliages haut de gamme comme l’Inconel ou d’aluminium spécialisé pour l’aérospatiale. Le dépôt « near-net-shape » de la technologie WAAM réduit drastiquement ce gaspillage de matière, en imprimant uniquement la matière structurellement nécessaire avant une dernière passe d’usinage CNC minimale.
Enfin, il est important de définir clairement le périmètre d’application de cette méthode : le WAAM est conçu pour les éléments structurels de grande taille, les outillages robustes et les équipements lourds destinés à une utilisation au sol ou dans l’espace. Il n’est pas utilisé pour les capillaires internes des moteurs ou les aubes de compresseur, qui présentent des détails très fins. En se concentrant sur l’efficacité structurelle à grande échelle, le WAAM résout les goulots d’étranglement liés à l’approvisionnement là où ils sont les plus critiques.
Applications aérospatiales
La technologie WAAM est largement mise en œuvre pour relever les défis liés à la chaîne d'approvisionnement et à l'ingénierie dans plusieurs domaines distincts de l'aérospatiale.
Éléments structurels
Dans le domaine des modules spatiaux, la technologie WAAM est utilisée pour fabriquer des pièces structurelles de grande taille et porteuses, telles que des nœuds internes, des supports à haute résistance, des supports de moteur et des connecteurs structurels. En optimisant la topologie de ces pièces, les ingénieurs peuvent réduire leur poids tout en conservant la limite d’élasticité requise. Pour en savoir plus sur la manière dont cette technologie renforce la sécurité des chaînes d’approvisionnement, consultez notre note d’information sur production localisée dans les secteurs de la défense et de l’aérospatiale et la technologie WAAM pour la défense .
Outillage et montages
L'une des applications les plus immédiates et les plus percutantes de la technologie WAAM dans le secteur aérospatial concerne l'outillage sur mesure. La production de grands outils de stratification de composites, de gabarits d'assemblage et d'équipements de soutien au sol sur mesure souffre souvent de longs délais de livraison lorsqu'elle repose sur des procédés de forgeage ou de moulage. La technologie WAAM permet la fabrication rapide et à la demande de grands outillages en acier et en aluminium, accélérant ainsi le cycle de fabrication global de l'avion lui-même.
Matériel et structures spatiales
La liberté géométrique et l'absence de contraintes dimensionnelles font du WAAM une technologie particulièrement intéressante pour le matériel spatial. Parmi ses applications, on peut citer les structures de satellites, le prototypage de lanceurs et les infrastructures d'habitation à grande échelle destinées à être déployées hors de la Terre.
Drones et structures aéronautiques expérimentales
Pour les véhicules aériens sans pilote (UAV) et le développement de drones expérimentaux, la rapidité des itérations est essentielle. Dans ce contexte, la technologie WAAM permet aux équipes de conception d'imprimer et de tester rapidement de grandes structures aéronautiques expérimentales sans avoir à recourir à des moules permanents coûteux.
Respect des normes aérospatiales (certification et qualité)
Les applications aérospatiales exigent une assurance qualité rigoureuse et le respect strict des référentiels de certification tels que la norme NASA-STD-6030. MX3D dispose d'un environnement de fabrication contrôlé et axé sur les données, conçu pour répondre à ces normes de sécurité très strictes.
Notre site de production robotisé est soumis à des normes rigoureuses, notamment la norme ISO 9001 relative au management de la qualité, les normes de soudage AWS/IIW et la certification DNV. De plus, MX3D détient une qualification Lloyd’s Register pour les installations de fabrication additive (AM), ce qui démontre notre capacité à produire de manière constante des composants métalliques certifiés et structurellement solides. Alors que la norme AS9100 et certaines normes aérospatiales EN spécifiques constituent des voies de qualification distinctes pour les pièces critiques pour le vol, notre base de référence établie dans les domaines maritime et structurel assure la traçabilité métallurgique nécessaire à l’évaluation des outillages aérospatiaux et des équipements de soutien au sol.
Afin de garantir l'intégrité structurelle interne, nous mettons en œuvre des protocoles d'essais complets. Découvrez notre approche en matière de contrôles non destructifs des pièces WAAM et découvrez les parcours de qualification dans notre guide : Les pièces WAAM peuvent-elles être certifiées ? .
La technologie WAAM produisant une surface nervurée caractéristique, les tolérances finales sont obtenues grâce à un usinage post-soudage. Nous intégrons une planification numérique précise afin de prendre en compte ces étapes de finition. Découvrez-en davantage sur la gestion des surépaisseurs d’usinage pour les impressions métalliques « near-net-shape » .
Matériaux pour l'aérospatiale WAAM
Le choix des matériaux revêt une importance capitale dans les applications aérospatiales, où les composants sont soumis à des charges thermiques extrêmes et à des contraintes mécaniques élevées. MX3D se concentre exclusivement sur les alliages qui couvrent la majorité des cas d'utilisation à grande échelle dans les structures aérospatiales et l'outillage, notamment afin de garantir une stabilité optimale des processus et une rentabilité à grande échelle.
Au contraire, notre gamme de produits destinés à l'aérospatiale s'appuie sur les matériaux éprouvés suivants, tels que l'aluminium allié au scandium, comme le 5183+Sc, et :
- Inconel et superalliages au nickel : Nous imprimons de l'Inconel 625 et 718 (UNS N06625/N07718). Ces superalliages à base de nickel conservent une intégrité structurelle exceptionnelle et une résistance élevée à l'oxydation à des températures élevées, ce qui les rend idéaux pour les composants de la partie chaude, les systèmes d'échappement et les blindages thermiques lourds.
- Impression 3D en aluminium : Nous utilisons des fils d’aluminium de qualité aérospatiale, notamment les alliages 2319 et 5356. Ces alliages sont essentiels à la fabrication de structures aéronautiques légères, de châssis de drones et de matériel spatial sensible à la charge utile, pour lesquels le rapport résistance/poids est un critère technique primordial.
- Impression 3D en acier inoxydable et HSLA : Les aciers à haute résistance et faiblement alliés (HSLA) ainsi que les aciers inoxydables robustes sont largement utilisés pour la fabrication d’équipements au sol robustes, de supports structurels et d’outillages de mise en place de composites de grande taille.
Pour un aperçu complet de nos données métallurgiques vérifiées, consultez nos matériaux et de notre .
Cas phares
La validation la plus significative de la technologie WAAM dans le secteur aérospatial provient des projets menés à bien et testés sur le terrain.
Le plancher de l'habitat lunaire de l'ESA
Le plancher de l'habitat lunaire de l'ESA illustre parfaitement les capacités de WAAM en matière d'infrastructures spatiales. Chargée de démontrer la viabilité de l'impression 3D à grande échelle pour la construction hors de la Terre, la société MX3D a réussi à fabriquer cette imposante structure spatiale.
Imprimé à partir d’acier inoxydable 308LSi, le sol de cet habitat mesure environ 4,5 mètres de diamètre et pèse environ 395 kilogrammes. Ce projet, présenté à la Biennale de Venise 2021 en collaboration avec SOM, démontre que le WAAM est capable de construire avec succès des structures architecturales de grande envergure et d’une grande solidité, que les systèmes à lit de poudre ne permettent pas de réaliser.
Découvrez tous les détails dans notre présentoir de l'habitat lunaire de l'ESA .
Commencez avec nous
Pour faire évoluer vos outillages aérospatiaux de grande taille, vos équipements de soutien au sol ou vos structures spatiales vers la technologie WAAM, vous avez besoin d’un partenaire de fabrication expérimenté. MX3D propose des solutions flexibles pour adopter cette technologie : nous assurons la fabrication de pièces métalliques à la demande depuis notre site d’Amsterdam, ou nous pouvons fournir des systèmes robotisés clés en main destinés à être intégrés dans vos propres usines de fabrication aérospatiale.
Pour lancer un devis de projet ou une étude de faisabilité, notre équipe d'ingénieurs a besoin des éléments suivants :
Géométrie numérique : Le fichier CAO natif du composant requis.
Spécifications de l'alliage : Le matériau cible (par exemple, Inconel 718, aluminium 2319 ou acier HSLA).
Niveau de certification : Les normes spécifiques en matière d'essais, de contrôles non destructifs (CND) et d'assurance qualité requises pour la mise en service de la pièce.
Budget : indication du budget alloué au projet souhaité
Foire aux questions sur l'impression 3D dans le secteur aérospatial
Comment l'impression 3D est-elle utilisée dans le secteur aérospatial ?
Dans le secteur aérospatial, l'impression 3D est utilisée pour fabriquer rapidement des composants complexes en petites séries. Alors que les technologies à lit de poudre permettent de produire de petites pièces internes de moteurs, la fabrication additive par arc électrique (WAAM) est utilisée pour produire de grandes pièces structurelles de forme quasi-finale, des outillages en composites destinés à des applications lourdes, ainsi que du matériel spatial à partir d'alliages métalliques certifiés.
Quels métaux MX3D utilise-t-il pour le secteur aérospatial ?
MX3D s'appuie sur une gamme complète de fils industriels, en mettant particulièrement l'accent sur l'Inconel 625 et 718 pour les applications à haute température, l'aluminium (2319 et 5356) pour les structures légères, et les aciers à haute résistance pour l'outillage. Afin de garantir une stabilité optimale des processus de fabrication à grande échelle, MX3D n'utilise pas de titane pour l'impression.
Peut-on imprimer en 3D des pièces aérospatiales de grande taille ?
Oui. En supprimant les contraintes physiques liées à une chambre à vide traditionnelle utilisée pour l'impression 3D, la robotique WAAM permet d'imprimer des structures aérospatiales, des moules de stratification et du matériel spatial mesurant plusieurs mètres de long, offrant ainsi un avantage considérable en termes de dimensions par rapport aux méthodes additives conventionnelles.
L'impression 3D est-elle utilisée pour la fabrication de matériel spatial ?
Tout à fait. La technologie WAAM constitue une solution idéale pour le prototypage et la fabrication de structures spatiales de grande taille, telles que les châssis de satellites et les habitats. Un exemple concret est le plancher d’un habitat lunaire de l’ESA, d’environ 4,5 mètres, fabriqué par MX3D dans le cadre d’une démonstration d’infrastructure extra-terrestre.
Les pièces aérospatiales imprimées en 3D sont-elles certifiées ?
Oui, les composants structurels imprimés par la technologie WAAM font l'objet d'une certification rigoureuse. MX3D opère conformément à la norme ISO 9001 et aux normes de soudage AWS/IIW, et détient les agréments d'installation délivrés par Lloyd's Register et DNV. Les pièces sont soumises à des contrôles non destructifs (CND) rigoureux afin de garantir qu'elles respectent les codes d'intégrité structurelle requis avant leur mise en service.
