2022/10/14
Gabarits multiples pour l’usinage d’une pièce aéronautique en titane à coût de production élevé (Partie 2)
Centre de métallurgie du Québec (CMQ), Howmet Aerospace, A7 Integration, Coalia, Electro-Kut, École de technologie supérieure (ÉTS), SphèreCo Technologies, TRAF Produits Industriels. (2018-2022).
Objectifs visés
Optimiser un gabarit d’usinage afin de réduire les coûts et les délais de production en conservant ou en améliorant les propriétés à l’aide de la fabrication additive.
LE CONTEXTE
Plusieurs fixations et outils complexes et diversifiés doivent être utilisés pour produire des pièces aérospatiales par usinage. Leur fabrication implique des coûts et délais importants pour obtenir la précision requise. De surcroît, les délais d’usinage sont amplifiés par la forte demande. L’objectif du projet MANU-1707, intitulé « Création de stratégies démonstratrices de conception et de fabrication hybrides pour l’outillage aérospatial », financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG) et le Consortium de recherche et d’innovation en aérospatiale au Québec (CRIAQ), avait comme but d’évaluer et d’intégrer la fabrication additive dans les procédés de production d’outillage pour l’usinage de pièces aéronautiques, tout en réduisant les coûts et les délais de production.
LE DÉFI
La fabrication additive est généralement perçue comme étant trop coûteuse pour la production de pièces qui ne sont pas à très haute valeur ajoutée. Cependant, les pièces aéronautiques en inconel ou en titane aux géométries complexes et optimisables sont généralement des candidates idéales pour la fabrication additive. Les gabarits d’usinage en aluminium 6061 ou en 4340 le sont généralement beaucoup moins. Ceci s’explique en partie par le plus faible coût de la matière à usiner pour produire le gabarit ; ce sera généralement moins un enjeu d’usiner 90% d’une pièce en acier comparativement à une pièce en titane. Si on s’en tient uniquement aux coûts d’usinage, une règle de conception en fabrication additive communément utilisée est que si une pièce peut être produite par usinage, elle sera généralement moins coûteuse que produite par fabrication additive. De plus, les géométries des gabarits sont souvent moins flexibles à l’optimisation topologique, car ils sont contraints géométriquement par les pièces qu’ils maintiennent ainsi que par les autres sections des gabarits. Les gabarits analysés dans cette étude de cas présentaient un coût de production élevé que le projet a cherché à réduire. Un dernier point spécifique à mentionner est que le gabarit étudié faisait partie d’un ensemble de fixtures comparables qui pouvaient être optimisées de manière similaire dans tous les cas.