L’Institut Clément Ader et l’ISAE-Supaero viennent de s’équiper d’une machine de fabrication additive exceptionnelle. Installée sur leur campus toulousain, elle permet de concevoir des pièces complexes pour l’aéronautique par dépôt de fil métallique. On vous explique.
C’est un équipement de recherche unique en France dont viennent de se doter l’Institut Clément Ader (ICA) et l’ISAE-Supaero à Toulouse. Baptisée WAAM (pour Wire-Arc Additive Manufacturing), cette machine de fabrication additive permet en effet de concevoir des pièces métalliques complexes pour l’aéronautique ou le spatial selon un procédé innovant : le dépôt filaire fusionné à l’aide d’un arc électrique. Pour faire simple, la pièce est fabriquée couche par couche à l’aide de fils de métaux (titane, aluminium, acier, nickel…) soudés entre eux grâce à un courant électrique puissant qui fait grimper la température entre 2 000 ° et 3 000 °C.
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“Cette machine six axes nous permet de fabriquer n’importe quelle pièce, quel que soit son degré de complexité”, explique Anis Hor, chercheur à l’ISAE-Supaero, spécialisé en mécanique des matériaux. “On peut aussi mélanger des matériaux traditionnels pour en fabriquer un nouveau, soit dans toute la pièce soit localement sur une couche ou deux”.
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La WAAM est ainsi capable de produire, sans déchet, des pièces de grande taille (jusqu’à 1 m3) composées de matériaux différents. Ce procédé permet donc de rationaliser la consommation des métaux rares. Avec un taux de dépôt supérieur à deux kilos par heure, cette nouvelle technologie s’annonce très prometteuse pour tester et développer de nouvelles pièces structurelles d’avion ou de réacteurs par exemple, dans des délais très courts. Le prix de cet équipement de pointe fabriqué par l’Autrichien SBI est proportionnel à ses capacités : 700 000 €. Pour l’acquérir, l’ICA et l’ISAE-Supaero ont bénéficié d’un financement dans le cadre d’un contrat de plan État-Région*.
Des recherches pour un transfert à l’échelle industrielle
Avant de devenir un outil industriel, la WAAM a vocation à être d’abord un outil de recherche pour les élèves ingénieurs, doctorants et chercheurs des deux établissements toulousains. Seule une parfaite maîtrise du process permettra en effet d’arriver à certifier de nouvelles pièces car le fait de générer une pièce couche par couche augmente la probabilité d’avoir des défauts. De manière à pouvoir suivre l’intégralité du processus de fabrication, la machine a donc été customisée, équipée de capteurs et de caméras. “Les recherches […] vont permettre de modéliser et de caractériser les pièces fabriquées par ce procédé et de définir de nouvelles méthodes de conception et d’optimisation des pièces aéronautiques”, précise Jean-François Ferrero, le directeur de l’Institut Clément Ader.
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Signe de l’intérêt que suscite cette nouvelle technologie, plusieurs industriels comme Airbus, Safran, ou encore Segula Technologies se sont rapprochés ces derniers mois du campus toulousain.