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IDEC réduit les coûts et délais associes au moulage composite traditionnel grâce à la fabrication additive

News International-French

20 Mar 2019

IDEC a réduit ses coûts de 67 % avec un système de fabrication additive de Stratasys, qui permet de fabriquer un outils de préforme en 60 heures au lieu des quatre semaines nécessaires en employant des méthodes classiques.

Stratasys et IDEC dévoilent comment pervenir à réduire les délais, les coûts et les déchets associés au moulage composite traditionnel, en recourant à la fabrication additive lors de JEC World 2019.

Stratasys et IDEC dévoilent comment pervenir à réduire les délais, les coûts et les déchets associés au moulage composite traditionnel, en recourant à la fabrication additive lors de JEC World 2019.

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.

La pièce composite finale d'une aile d'avion courbe, produite avec la technologie FDM de Stratasys.
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 passent 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:

 

Diego Calderón, responsable de l'analyse structurelle chez IDEC
« 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 pièce aurait demandé au moins quatre semaines »

« 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.»

« 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 ».

Encore plus important, l'équipe a été en mesure de réduire de près de 67 % les coûts d'usinage CNC avec l'aluminium.

L'outil de préforme offrait des propriétés mécaniques idéales pour résister aux températures élevées, ce qui a permis à l'équipe de réduire l'étape de chauffage de la fibre de carbone d'une heure à dix minutes.

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.

Dans l'application inhabituelle qui nous occupe, 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. Par conséquent, les métaux hautement conducteurs comme l'aluminium se seraient avérés inappropriés et auraient empêché le courant de traverser efficacement la couche. 

Outil de préforme réalisé sur le système de production F900 de Stratasys avec la résine ULTEM 1010.

Selon M. 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. 

« Ce projet a nécessité des températures élevées de l'ordre de 150 °C à 180 °C pour chauffer directement les couches, ce qui a fait de la fabrication additive FDM de Stratasys et de l'utilisation de la résine ULTEM 1010, en particulier, le choix parfait »

« Bien qu'il existe des résines époxy résistantes à de telles températures, elles sont très onéreuses et n'auraient pas été financièrement viables. »

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 M. 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.