fr.wedoany.com Rapport : Le Centre des technologies additives (ЦАТ), relevant de l'United Engine Corporation (ОДК), a installé sur son site une imprimante 3D industrielle pour céramique fabriquée par la société « Ретех ». Cet équipement permet de fabriquer des pièces en céramique d'une épaisseur de paroi allant jusqu'à 15 mm, alors que la limite d'épaisseur des procédés précédents était de 6 à 8 mm, au-delà de laquelle le risque de fissuration augmentait considérablement.
Les moteurs d'avion avancés exigent des niveaux toujours plus élevés de rendement économique et de respect de l'environnement à chaque génération ; l'amélioration des paramètres du cycle thermodynamique nécessite d'augmenter la température des gaz à la sortie de la chambre de combustion. Il est difficile d'obtenir une élévation significative de la température par les seules solutions structurelles visant à renforcer l'efficacité du refroidissement des parois de la chambre de combustion et des aubes de turbine ; il est donc nécessaire d'introduire des pièces en alliages réfractaires à base de nickel, en alliages à base de titane, en alliages de nickel en poudre ainsi qu'en matériaux céramiques, accompagnées de revêtements protecteurs améliorant la résistance à la chaleur pour garantir les indicateurs de durée de vie.
Les technologies additives sont déjà utilisées dans l'industrie pour le prototypage rapide, permettant de réduire les délais de développement des produits et de fabriquer des pièces de géométries complexes difficiles, voire impossibles, à réaliser par usinage, fonderie ou forgeage. Grâce à l'optimisation topologique, aux parois d'épaisseur variable, aux cavités internes et aux structures multicouches, les pièces peuvent voir leur poids réduit de plusieurs dizaines de pour cent tout en conservant leur résistance et leur durée de vie. Cette technologie permet également d'améliorer le taux d'utilisation des matériaux, de réduire les déchets et de diminuer la dépendance aux outillages et aux outils de coupe, l'équipement pouvant être rapidement reconfiguré.
Le Centre des technologies additives est spécialisé dans le développement des procédés d'impression 3D ; sa mission est d'introduire les technologies additives dans l'industrie de fabrication des moteurs d'avion, dans le secteur aérospatial et dans l'ensemble du système industriel russe. Depuis l'été dernier, le centre a obtenu le statut de concepteur de documents de conception ; son bureau d'études peut désormais préparer de manière autonome la documentation conformément aux normes nationales, tout en menant des activités de recherche scientifique, des travaux de conception expérimentale et en produisant des échantillons d'essai et des lots pilotes de pièces de moteurs d'avion.
La céramique technique est utilisée dans les cas où d'autres matériaux ne peuvent pas supporter les températures élevées, les frottements ou les actions chimiques, mais la fabrication de pièces céramiques de formes complexes était auparavant considérée comme un défi technologique majeur. La technologie d'impression 3D céramique adoptée par le centre repose sur la stéréolithographie, le matériau d'impression étant une pâte épaisse composée d'un photopolymère liquide et d'une poudre céramique. Le choix des matériaux céramiques est vaste, permettant de conférer aux produits les propriétés souhaitées : résistance mécanique élevée, dureté, résistance aux hautes températures, conductivité thermique, etc.
Au cours de l'impression, les couches de pâte céramique sont déposées sur la plateforme et nivelées ; un laser ultraviolet balaie sélectivement la couche de pâte selon le programme correspondant à la géométrie du produit, puis la plateforme descend d'une épaisseur de couche définie et l'alimentation en matériau de la couche suivante se poursuit. Une fois la pièce construite, les particules de pâte non polymérisée sont éliminées de la surface ; lors du traitement ultérieur, le photopolymère servant de liant est brûlé, et enfin la céramique est frittée à une température comprise entre 1400 et 1700 degrés Celsius. La nouvelle composition des matériaux et le nouveau traitement thermique garantissent la qualité des pièces.
Actuellement, les experts ont déjà mis au point sur cet équipement la fabrication par impression 3D céramique d'outillages, de pièces et de produits, notamment des noyaux pour la coulée des aubes de moteurs à turbine à gaz, des tubes thermométriques, des éléments filtrants ainsi que des creusets pour la fusion d'alliages réfractaires. Le directeur général du Centre des technologies additives, Alexeï Mazalov, a déclaré que la technologie d'impression 3D céramique constitue une orientation importante de la substitution des importations ; la maîtrise de cette technologie contribuera au développement de l'industrie des moteurs, et les produits céramiques obtenus par cette méthode pourront remplacer les outillages importés dans les ateliers de fonderie et de traitement thermique de divers secteurs industriels. L'utilisation de la céramique permet d'introduire de nouvelles solutions dans la fabrication des moteurs, notamment la production de noyaux pour la coulée des aubes de moteur, et d'accroître la résistance des pièces aux températures élevées.
Les experts estiment que l'impression 3D céramique trouvera une large application dans la fabrication des petits moteurs à turbine à gaz, par exemple pour la production de pièces de dispositifs d'injection et de roues de turbine en céramique. Les pièces céramiques peuvent supporter des températures allant jusqu'à 1500 degrés Celsius tout en conservant une stabilité géométrique et en démontrant une résistance à la corrosion à haute température et à l'oxydation.
