Le partenariat d'impression 3D de l'US Air Force franchit une première étape importante

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Le Bureau de soutien rapide (RSO) de l'armée de l'air américaine est chargé d'accroître la préparation des missions en identifiant, appliquant et mettant à l'échelle rapidement les technologies essentielles à l'exploitation et au maintien de sa flotte. Et, avec un nombre important d'avions qui entreront bientôt dans leur sixième décennie de service, les difficultés d'approvisionnement et de production de pièces de rechange représentent potentiellement un risque important.

L'expérience de GE en matière de qualification et de certification de composants métalliques fabriqués à l'aide d'additifs qui répondent aux exigences réglementaires rigoureuses du secteur de l'aviation commerciale a intéressé le RSO, alors que l'armée de l'air continue de façonner sa propre voie en matière de navigabilité et de certification des additifs métalliques.

"Le RSO est très heureux de s'associer à GE Additive et à ses efforts pour fournir à l'armée de l'air des pièces fabriquées à l'aide d'additifs", a déclaré Nathan Parker, directeur adjoint du programme pour le RSO, qui supervise et finance le projet avec GE. "Leurs succès contribueront à garantir que nos systèmes obtiennent rapidement les pièces de haute qualité dont ils ont besoin pour rester en vol et prêts à l'emploi"

"L'effort de collaboration entre l'US Air Force et GE est très prometteur en ce qui concerne l'adoption de pièces métalliques imprimées en 3D comme option pour résoudre les problèmes de maintien en puissance actuels et futurs de l'US Air Force. Cette capacité offre une méthode alternative pour s'approvisionner en pièces pour les systèmes de propulsion existants tout au long de leur cycle de vie, en particulier lorsque la base de fournisseurs diminue ou lorsque les demandes peu fréquentes ou les commandes de faible volume ne sont pas intéressantes pour les fabricants traditionnels", a déclaré le colonel Benjamin Boehm, directeur de la direction de la propulsion de l'AFLCMC/LP.

"L'armée de l'air voulait aller vite dès le premier jour et acquérir le plus rapidement possible la capacité de fabrication d'additifs métalliques afin d'améliorer l'état de préparation et la durabilité", explique Lisa Coroa-Bockley, directrice générale des solutions de matériaux avancés chez GE Aviation.

"La vitesse est la devise de l'additif, et en appliquant nos expériences en matière d'additif avec l'injecteur de carburant LEAP et d'autres pièces imprimées de manière additive pour le GE9X, en étant capable d'offrir une solution de bout en bout et en appliquant également les leçons tirées d'un processus de certification robuste, nous avons pu accélérer le rythme pour l'USAF", a ajouté Coroa-Bockley.

"La réingénierie des pièces existantes et la fabrication additive de faibles quantités de pièces traditionnellement moulées présentent un potentiel incroyable pour améliorer la capacité de soutien de l'USAF. Il vaut la peine de se concentrer sur le développement d'un processus rapide et hautement reproductible", a déclaré Melanie Jonason.

Jonason et son équipe entretenaient déjà une relation de travail étroite avec la grande équipe des moteurs militaires de GE Aviation et son ingénieur en chef, le Dr Matt Szolwinski. L'arrivée de James Bonar et d'une équipe multidisciplinaire d'ingénieurs de GE Additive a complété l'équipe.

"Tinker AFB est un promoteur de la fabrication d'additifs pour l'armée de l'air, et Melanie a été un véritable champion dans la défense de la fabrication d'additifs, donc elle a été énergisante pour s'associer et résoudre les problèmes avec son équipe pour livrer un composant et un processus", a ajouté Szolwinski.

L'US Air Force et GE se sont mis d'accord sur un programme basé sur un modèle de "développement en spirale" (basé sur un concept souvent utilisé pour améliorer le développement de logiciels) qui augmente en complexité et en échelle à chaque phase. Dans ce programme, la complexité consiste à passer d'une identification plus simple des pièces, à progresser vers la consolidation des pièces et des familles de pièces et à s'attaquer finalement aux composants et aux systèmes complexes, tels que les échangeurs de chaleur à noyau commun.

Ayant déjà constaté de visu à quel point l'industrie de la fonderie est devenue tendue, et avec des délais de "démarrage à froid" de deux à trois ans pour certaines pièces qui ne sont pas rares, M. Szolwinski et son équipe avaient déjà commencé à explorer comment et où les procédés d'additifs métalliques pourraient être intégrés.

"Par rapport aux autres pièces du moteur F110, le couvercle du carter d'huile pourrait avoir une fonctionnalité moindre, mais il est incroyablement important. Il doit être durable, former un joint et fonctionner pour que l'ensemble du moteur fonctionne - ce qui est bien sûr essentiel sur un avion monomoteur comme le F-16", a déclaré James Bonar, responsable de l'ingénierie chez GE Additive.

L'équipe de GE Additive a travaillé en étroite collaboration avec l'équipe de GE Aviation pour poursuivre les travaux exploratoires sur le couvercle du carter, qui était traditionnellement coulé en aluminium. L'équipe de Bonar a veillé à ce que les pratiques de conception robuste soient respectées lors du réglage fin des paramètres et du processus d'appel au centre de technologie des additifs (ATC) de GE Aviation à Cincinnati. Les machines GE Additive Concept Laser M2 fonctionnant au chrome-cobalt à l'ATC ont été utilisées pour les premières constructions de couvercles de puisards fabriqués par additif.

"Une partie de ce processus a consisté à étudier comment éliminer rapidement les risques associés aux pièces moulées, et comment un additif métallique pourrait les remplacer pour les pièces qui ne sont plus en production, ou lorsque nous avons besoin de plus petites séries de production pour maintenir nos plates-formes en vol", a ajouté M. Jonason.

"Le programme avec GE est en avance sur le calendrier et les travaux préliminaires déjà effectués sur le couvercle du puisard nous ont permis d'avancer rapidement. Alors que nous construisons notre plan de navigabilité des additifs métalliques pour l'armée de l'air, l'achèvement de chaque phase représente une étape importante, car nous nous rapprochons de la qualification d'une pièce additive pour un de nos avions", a déclaré Beth Dittmer, chef de division, intégration de la propulsion à la base aérienne Tinker.