Fabrication d'outillage aéronautique en impression 3D
Comment Lufthansa Technik utilise des outils imprimés 3D pour fabriquer des marquage d'issues de secours
Lufthansa Technik AG, une filiale du groupe Lufthansa, ne se limite pas à la maintenance et à la réparation dans le domaine de l’aviation, elle propose également la vente de produits et de composants d’aviation à d’importants fabricants d’équipements d’origine (OEM) tels qu’Airbus et Boeing.
Parmi ces gammes de produits, on retrouve les marquages de voie d’évacuation destinés à l’intérieur des avions, qui sont fabriqués de manière novatrice grâce à l’utilisation de dispositifs de fabrication imprimés en 3D.
Lors d’une entrevue avec Ulrich Zarth, ingénieur de projet chez Lufthansa Technik AG, nous avons discuté de la façon dont l’entreprise intègre ces outils imprimés en 3D en tant que consommables dans sa production, ainsi que de la flexibilité accrue qu’apporte l’impression 3D dans l’optimisation des processus.
Marquage de la route d’évacuation pour Airbus, Boeing et Co
Dans l’atelier de fabrication Productive Plastics
En tant que l’un des plus importants acteurs mondiaux dans le domaine de l’entretien, de la réparation et de la révision (MRO) de l’aviation, Lufthansa Technik AG a déjà largement adopté la technologie de fabrication additive. Depuis 2018, une division interdépartementale au sein de l’entreprise se consacre à la recherche et au développement de divers processus d’impression 3D pour la fabrication de prototypes de produits aéronautiques, ainsi que d’outils et de dispositifs nécessaires à leur production. Les principaux destinataires de ces composants d’aéronefs sont généralement de grands fabricants d’équipements tels qu’Airbus et Boeing.
L’un des produits de prototype de Lufthansa Technik qui intègrent l’impression 3D est le marquage de l’itinéraire d’évacuation du Guide U utilisé à l’intérieur des avions. Ces marquages de sol innovants sont photoluminescents, ce qui signifie qu’ils contiennent des pigments auto-lumineux qui absorbent la lumière ambiante de la cabine et émettent de la lumière dans l’obscurité en cas d’urgence, lorsque l’alimentation électrique est absente. Les bandes auto-éclairantes le long des rangées de sièges au sol d’un avion indiquent le chemin vers les sorties de secours en cas de situation d’urgence. Ce système breveté est produit en interne depuis novembre 2021 à Hambourg, en Allemagne.
Les buses imprimées en 3D en tant que consommable dans la production
Pour fabriquer ces marquages de voie d’évacuation, l’équipe de Lufthansa Technik a utilisé des dispositifs de fabrication générés grâce à l’impression 3D. Après avoir expérimenté différentes approches, ils ont opté pour la stéréolithographie (SLA) en impression 3D, employant une buse comme élément d’outillage dans le processus de fabrication.
La buse, en résine transparente, avec le fil intégré (à droite, toujours imprimé avec des structures de support).
Une condition essentielle était que cette buse soit considérée comme un consommable. La buse imprimée en 3D représente une alternative économique par rapport à une aide à la fabrication qui aurait autrement été produite en utilisant des méthodes traditionnelles telles que l’usinage ou le moulage par injection. Cette buse est produite en utilisant la technologie d’impression 3D SLA avec de la résine transparente (Clear Resin) afin de satisfaire aux exigences de qualité et de précision requises pour l’outil. Cette solution permet à Lufthansa Technik de remplacer la buse quotidiennement, contribuant ainsi à un processus de production optimal.
Précision dimensionnelle et flexibilité accrue avec l’impression 3D SLA
Cet équipement de production a été fabriqué en utilisant la Form 3L en collaboration avec le partenaire de Formlabs myprintoo. La grande surface de construction de la Form 3L a permis de produire 72 buses en une seule opération d’impression. En comparaison, sur la version plus petite de l’imprimante 3D en résine Formlabs SLA, le Form 3, seulement 25 buses pourraient être imprimées en une seule construction. L’utilisation de la Form 3L a considérablement accéléré le processus de production de cette application, tout en maintenant la précision d’impression des buses. Pour être plus précis, 72 buses ont été produites sur la Form 3L en seulement 19,5 heures.
72 buses produites sur la Form 3L avec un temps d’impression de 19,5 heures.
«Nous avons suivi la construction de l’outil au cours du processus d’itération pour procéder à des ajustements à l’épaisseur de la couche, à l’orientation de l’impression, ou même à la géométrie du composant, et ainsi garantir la fiabilité du processus et la qualité de l’impression», explique Jonathan Wulf de myprintoo.
Après avoir été imprimées, les buses peuvent être directement utilisées dans le processus de fabrication des bandes lumineuses Guide U sans nécessiter d’étapes supplémentaires au-delà du traitement standard.
Plusieurs matériaux de Formlabs ont été soumis à des tests, et la résine Clear a été sélectionnée en raison de sa stabilité et de la qualité de surface qu’elle offre, ce qui permet à Lufthansa Technik d’améliorer en permanence son processus de production.
Travaillant en étroite collaboration avec le partenaire de Formlabs, myprintoo, Ulrich Zarth, en tant qu’ingénieur de projet responsable, a itéré cinq versions de la buse. Grâce au service rapide et fiable ainsi qu’à la livraison de pièces imprimées en 3D par myprintoo, des ajustements de conception occasionnels sont encore effectués pour optimiser le processus.
Buse pour la production à Lufthansa Technik en résine transparente sur la Form 3L.
Optimisation du procédé flexible de la production avec impression 3D
De nombreuses entreprises ont l’habitude de produire leurs outils pour les processus de production en utilisant des matériaux plastiques ou métalliques, en ayant recours à des méthodes telles que le moulage par injection ou l’usinage CNC, entre autres procédés traditionnels. Souvent, ces méthodes sont sous-traitées à des fournisseurs externes, ce qui entraîne des délais prolongés, des coûts élevés et des quantités minimales de commande importantes.
Selon l’application et ses exigences spécifiques, ces processus traditionnels peuvent être avantageusement remplacés par l’utilisation d’outils imprimés en 3D. La fabrication de la buse utilisée dans la production des marquages de voie d’évacuation du Guide U chez Lufthansa Technik constitue un exemple illustrant la possibilité offerte par l’impression 3D SLA, qui se révèle à la fois moins coûteuse et plus flexible.
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