Récipient sous pression en titane pour l'exploration spatiale construit avec succès à l'aide du processus de fabrication additive fil + arc

Une équipe composée de Thales Alenia Space, de l'Université de Cranfield et du groupe Glenalmond a produit avec succès un premier prototype grandeur nature d'un récipient sous pression en titane qui sera utilisé dans les futures missions habitées d'exploration spatiale.

La pièce mesure environ 1 m de haut et 8,5 kg de poids. Fabriqué en alliage de titane (Ti-6Al-4V), il a été déposé à l'aide du procédé Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), dont l'Université de Cranfield a été le pionnier au cours de la dernière décennie.

Grâce à la possibilité de passer directement du dessin numérique à la structure finale, WAAM a intégré deux pièces individuelles en une seule pièce ; éliminant le besoin de pièces forgées à long délai de livraison ; et sensiblement réduit la quantité de déchets éliminés par usinage.

S'il était fabriqué de manière traditionnelle, le composant aurait nécessité environ 30 fois plus de matière première que sa masse finale. En utilisant le procédé WAAM, plus de 200 kg de Ti-6Al-4V ont été économisés pour chaque article. Il y a encore de la place pour améliorer cela, et Cranfield travaille sur des méthodes innovantes pour déposer plus près de l'épaisseur finale.

La forme WAAM a été fabriquée à Cranfield puis envoyée au groupe Glenalmond où elle a été détendu, scanné au laser, usiné et inspecté à l'aide d'une méthode ultrasonique. L'inspection finale a été réalisée par Agiometrix à l'aide d'une tomographie par ordinateur (CT-scan) pour l'analyse de la qualité interne et d'un scanner optique, Thales Alenia Space s'assurant que la pièce répondait aux exigences et spécifications mécaniques.

Suite aux vérifications, l'équipe du projet est convaincue que le navire répond aux exigences techniques et de qualité de conduite. L'équipe procède maintenant à la construction d'un deuxième prototype, 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.

Ing. 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 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. ont 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. »

Le Dr Jialuo Ding, chercheur principal à l'université de Cranfield et directeur scientifique de WAAM3D, a déclaré : « Nous développons la technologie WAAM depuis plus de 10 ans et c'est très satisfaisant de la voir atteindre ce niveau de maturité commerciale. Nous sommes très enthousiastes à l'idée de déployer la technologie par le biais de notre nouvelle société dérivée, WAAM3D. Nous sommes également extrêmement satisfaits du travail effectué par Glenalmond Technologies, qui a parfaitement géré une pièce avec un stock d'usinage limité, dès sa première tentative.

Le Dr Filomeno Martina, maître de conférences à l'Université de Cranfield et PDG de WAAM3D, a déclaré : « Cette partie a été construite à l'aide de logiciels et de matériel qui ont été développés au cours de la dernière décennie ; ceux-ci sont enfin prêts à être commercialisés par une nouvelle société dérivée de Cranfield, WAAM3D. Cette partie nous a donné l'opportunité de tester les solutions innovantes de WAAM3D sur un cas d'utilisateur très médiatisé, avec un calendrier très agressif. tous ces outils seront mis à la disposition de la communauté industrielle dans les prochains mois et nous attendons avec impatience l'impact que cela aura sur la fabrication additive industrielle à grande échelle."