Aperçu
Dans le cadre d’une collaboration à long terme en matière de R&D, MX3D s’est associé à Thales Alenia Space pour développer un composant structurel de grande taille en aluminium. Conçu pour les modules spatiaux de nouvelle génération, avec ou sans équipage, notamment des chambres pressurisées de pointe, ce composant illustre comment la fabrication additive par arc électrique (WAAM) robotisée accélère la production de matériel spatial. Repoussant les limites de la R&D continue de MX3D, cette collaboration a permis d’intégrer avec succès la fabrication multi-robots, des pièces de très grande taille et des matériaux haute performance. En remplaçant les anneaux forgés traditionnels et les assemblages en plusieurs étapes par une structure unique imprimée en 3D en continu, le projet a permis de réduire de manière spectaculaire les délais de fabrication, le gaspillage de matériaux et la complexité globale de la chaîne d’approvisionnement.
Contourner les goulots d'étranglement du forgeage grâce à la technologie WAAM
La fabrication traditionnelle des structures spatiales primaires repose sur d’énormes pièces brutes forgées, dont les délais d’approvisionnement sont notoirement longs et qui génèrent un gaspillage de matière. La fabrication conventionnelle nécessite également d’usiner les sous-composants séparément, puis de les assembler, ce qui ajoute de multiples étapes de production. Pour contourner ces goulots d’étranglement, les équipes d’ingénieurs ont conçu plusieurs sections du produit final sous la forme d’un modèle intégré unique, optimisé pour la fabrication additive par dépôt de matière (WAAM) à grande échelle. La préforme a été déposée avec succès à l’aide d’un alliage aluminium-scandium haute performance, ce qui a permis d’éliminer les étapes d’assemblage intermédiaires et d’augmenter le facteur de forme proche de la forme finale avant l’usinage CNC externe. Soulignant l’impact de cette collaboration sur le secteur, le projet achevé a été présenté lors de la conférence WAMS 26, organisée par l’ESA et la NASA.
Principaux résultats du projet
- Réduction des délais de fabrication : La structure à taille réelle a été réalisée en une fraction du temps nécessaire à la fabrication traditionnelle.
- Réduction du poids : Réduction considérable de la masse initiale de la matière première par rapport aux ébauches forgées traditionnelles.
- Amélioration du programme « Buy-To-Fly » : Réduction significative des déchets de matière liés à l'usinage secondaire.
- Regroupement des pièces : Regroupement de sections distinctes en un seul document imprimé.
« Chez Thales Alenia Space, nous exploitons la fabrication additive par arc électrique (WAAM) pour repenser la manière dont nous fabriquons des composants de grande taille destinés aux habitats spatiaux. Cette avancée majeure a été rendue possible grâce à notre collaboration avec MX3D. »
— Nicola Aversano, ingénieur en matériaux chez Thales Alenia Space
Photo : avec l'aimable autorisation de Thales Alenia Space. Opérations de post-traitement réalisées par un partenaire de la chaîne d'approvisionnement de Thales Alenia Space
Cahier des charges du projet
- Secteur d'activité : Aérospatiale / Structures spatiales
- Matériau / Alliage : Aluminium haute résistance 5183 + Sc (aluminium-scandium)
- Dimensions : 3,0 mètres de diamètre x 1,5 mètre de hauteur
- Durée d'impression : 12 semaines de production en continu
- Stratégie de fabrication : Fabrication additive par projection de matière (WAAM) robotisée + fraisage de précision CNC externe
- Indicateur clé : >50 % de réduction de masse par rapport aux pièces forgées brutes, amélioration d'environ 60 % du rapport « Buy-To-Fly »
Photo : avec l'aimable autorisation de Thales Alenia Space. Opérations de post-traitement réalisées par un partenaire de la chaîne d'approvisionnement de Thales Alenia Space
