Combiner l’impression 3D et les capteurs pour des vols plus sûrs et moins chers
L’industrie aéronautique a opté pour l’utilisation de matériaux composites avancés en raison de leurs caractéristiques de légèreté, de résistance et de durabilité. Conjuguée à l’augmentation de la productivité et des performances des avions, l’utilisation de ces matériaux avancés complique la conception et la fabrication rentables des structures et des composants des avions. Répondre à ces défis se traduira par une réduction du poids et de la consommation de carburant, par des cycles de fabrication plus courts et par une meilleure efficacité énergétique de l’assemblage des avions.
Fabrication additive
De nos jours, de nombreuses pièces d’avion sont des composites imprimés en 3D. L’incorporation de nanotubes de carbone (NTC) au cours du processus de fabrication des composants est tout à fait appropriée au flux de travail global. Les capteurs intégrés conviennent parfaitement aux composants ou procédures aéronautiques de grande valeur et critiques. L’impression 3D de ces composants peut constituer un moyen rentable de fabriquer et d’embarquer des ensembles de capteurs intégrés. Des chercheurs soutenus par le projet DOMMINIO financé par l’UE développent des capteurs intégrés qui permettent la surveillance en temps réel des avions en vol. Les pièces imprimées en 3D et intégrées aux fibres de NTC génèrent des données qui peuvent ensuite être utilisées pour la surveillance de la pièce. Cela pourrait réduire les coûts d’assemblage et limiter le câblage requis pour connecter les capteurs entre eux.
Une meilleure maintenance prédictive
«Les capteurs sont conçus pour être fabriqués à partir de ces fibres, qui sont incroyablement légères par rapport aux matériaux existants et qui consomment également très peu d’énergie», déclare le Dr Moisés Zarzoso, assistant de recherche à l’Institut des matériaux IMDEA, en Espagne, partenaire du projet, dans un article publié sur «3DPrint.com». «Ils sont également imprimables en 3D et, étant donné qu’il s’agit de fibres de NTC, ils peuvent être facilement intégrés dans un composant fabriqué à partir de fibres de carbone traditionnelles, qui sont très communes dans la production d’avions.» L’utilisation de jumeaux numériques constitue un aspect majeur du projet. Moisés Zarzoso explique à ce propos: «On les appelle jumeaux numériques parce qu’il s’agit de modèles numériques très précis qui sont actualisés durant tout le cycle de vie, reproduisant la pièce ou le composant physique au sein de l’avion en temps réel. Grâce à son capteur intégré, la pièce physique peut communiquer directement avec les ingénieurs au sol. Si, par exemple, un impact de grêle se produisait en vol, les informations relatives à tout dommage éventuel de la pièce seraient enregistrées par ce capteur, puis envoyées automatiquement à son jumeau numérique. À partir de ces informations, les simulations que nous développons seront en mesure d’analyser le risque qu’un impact potentiel pourrait induire dans l’intégrité structurelle de la pièce, et de déterminer sa durée de vie restante.» Les capteurs d’avion imprimés en 3D peuvent contribuer à réduire les coûts de diverses manières. Grâce notamment à une maintenance plus précise, au signalement des problèmes avant qu’ils n’entraînent des retards de vol, ainsi qu’à la vérification et à l’analyse des composants. Le projet DOMMINIO (Digital method for imprOved Manufacturing of next-generation MultIfuNctIOnal airframe parts) développe une nouvelle méthodologie numérique de conception, de fabrication et de certification de pièces de cellule d’avion multifonctionnelles et intelligentes. Il prend fin en juin 2024. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet DOMMINIO
Mots‑clés
DOMMINIO, impression 3D, capteur, avion, composite, nanotube de carbone, cellule, fibre NTC, jumeau numérique
