Wire Arc Additive Manufacturing construit un récipient sous pression en titane pour l'exploration spatiale

5 mars 2019

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Le récipient sous pression en titane a été produit par Wire Arc Additive Manufacturing à l'Université de Cranfield

Une équipe composée de Thales Alenia Space, Cannes, France ; Université de Cranfield, Bedfordshire, Royaume-Uni ; et Glenalmond Technologies, Glasgow, Royaume-Uni, a produit avec succès son premier prototype à grande échelle d'un récipient sous pression en titane à utiliser dans les futures missions spatiales habitées, produit par Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM).

La pièce de 1 m de haut et 8,5 kg a été produite en Ti-6Al-4V à l'Université de Cranfield, avant d'être envoyée à Glenalmond Technologies pour la relaxation des contraintes, le balayage laser, l'usinage et l'inspection par ultrasons. L'inspection finale a ensuite été réalisée par Agiometrix, à l'aide d'un CT pour l'analyse de la qualité interne et d'un scanner optique, Thales Alenia Space s'assurant que la pièce répondait aux exigences mécaniques et aux spécifications de l'application.

L'utilisation de WAAM a permis à l'équipe d'intégrer deux pièces individuelles en une seule pièce, d'éliminer le besoin de pièces forgées à long délai et de réduire considérablement la quantité de déchets. S'il était fabriqué par des méthodes conventionnelles, la production du composant aurait consommé environ trente fois plus de matière première que sa masse finale, selon les membres de l'équipe. En utilisant le procédé WAAM, plus de 200 kg de Ti-6Al-4V ont été économisés pour chaque article. L'équipe a noté qu'il était encore possible d'améliorer cela, et Cranfield travaillait sur des méthodes innovantes pour déposer plus près de l'épaisseur finale.

Après des contrôles de qualité, l'équipe du projet est convaincue que le navire répond aux exigences techniques et de qualité pour son application. Un deuxième prototype va maintenant être produit, dans le but d'effectuer un réglage fin de l'ensemble du cycle de fabrication, de démontrer la répétabilité et la fiabilité du processus, et de pousser la mise en œuvre de la nouvelle approche dans le matériel de vol.

L'ingénieur Massimo Chiampi, responsable d'études pour les projets de fabrication additive chez Thales Alenia Space, a déclaré : « Nous recherchions une solution de fabrication innovante pour les réservoirs, qui souffrent généralement de longs délais de production avec la voie de production conventionnelle basée sur l'usinage soustractif. Grâce à ce projet, nous avons démontré que l'adoption de la technologie WAAM améliore la compétitivité de notre produit. »

"Un article de forme quasi nette est fabriqué en quelques jours - par rapport à plusieurs mois nécessaires pour l'approvisionnement des produits forgés standard - et la quantité d'opérations d'usinage est également systématiquement réduite", a-t-il poursuivi. "Nous avons obtenu une réduction de 65 % du délai global sans renoncer aux performances demandées, ce qui offre également un avantage en termes de flexibilité de conception, permettant de répondre aux besoins des clients à un stade avancé du projet."

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