L’entreprise américaine Beehive développe un turboréacteur par impression 3D, réduisant le nombre de pièces à 40

fr.wedoany.com Rapport : L’entreprise américaine de fabrication additive Beehive Industries développe des turboréacteurs pour des plateformes à vol à sens unique telles que les drones, en s’appuyant sur la technologie d’impression 3D. Son directeur des produits, Gordie Follin, a récemment révélé dans une interview que la partie turbomachine de son produit phare, le turboréacteur Frenzy, ne compte que 5 pièces, contre environ 200 pour une conception traditionnelle ; l’ensemble du moteur, boulons et rondelles compris, totalise environ 40 pièces, soit une réduction considérable par rapport aux plus de 400 pièces des structures conventionnelles.

Follin a travaillé plus de vingt ans chez GE Aerospace et Pratt & Whitney, participant au développement du moteur GE Catalyst, avant de rejoindre Beehive Industries il y a cinq ans. Selon lui, l’équipe a d’abord étudié les turbines à gaz industrielles, la propulsion de fusées, ainsi que les secteurs dentaire et des dispositifs médicaux, avant de choisir l’aérospatiale et la défense comme axe principal, en fonction d’un arbitrage global entre performance, poids, coût et calendrier. Elle s’est ensuite concentrée sur les systèmes sans pilote afin de simplifier les processus de certification et d’accélérer les cycles d’itération.

Le Frenzy n’est pas le premier produit de Beehive. L’entreprise a d’abord fabriqué et testé plusieurs moteurs de validation, dont certains designs s’inspirent du projet X-61 Gremlin. Follin indique que le premier moteur de validation est passé d’une feuille blanche à son premier essai en seulement sept mois. Par la suite, stimulée par les opportunités de financement de programmes tels que l’« Munition d’attaque à portée étendue » (ERAM) et la « Famille de missiles économiques à grande échelle » (FAMM), Beehive s’est orientée vers le marché des moteurs de plus petite catégorie. Follin se souvient qu’il y a trois ans, des clients avaient déclaré avoir besoin d’un produit en trois ans, tout en estimant que personne ne pourrait développer un moteur aussi rapidement — une attente que l’entreprise a pourtant dépassée.

Beehive Industries n’est pas un simple atelier d’impression. L’entreprise a d’abord imprimé des pièces 3D à la demande pour d’autres secteurs, et continue aujourd’hui de produire des pièces pour les industries de la production d’énergie, de l’aérospatiale et de la défense. Certaines sont imprimées directement par fusion sur lit de poudre, d’autres par fonderie additive — c’est-à-dire l’impression 3D directe de moules en céramique pour la coulée, remplaçant le processus traditionnel en plusieurs étapes de la cire perdue. L’entreprise a récemment ajouté une capacité de coulée de métal afin de choisir, selon les volumes de production, la voie la plus économique entre fabrication additive et fonderie conventionnelle. Follin précise que les pièces coulées offrent les mêmes performances que les pièces imprimées ; actuellement, le coût des turbines imprimées en interne est à peu près équivalent à celui des turbines coulées, mais si l’on s’approvisionnait en turbines coulées à l’extérieur, le prix serait bien supérieur à celui de l’impression interne.

Dans la conception et la fabrication, Beehive adopte pleinement la méthode de conception pour la fabrication additive (DfAM). Le cadre central du moteur Frenzy intègre le diffuseur du compresseur, le carter de chambre de combustion, la chemise de chambre de combustion, le support de palier, la tuyère de premier étage de turbine, l’injecteur de carburant et le collecteur de carburant, le tout imprimé comme une pièce monobloc. Follin affirme que cette structure est irréalisable en fabrication conventionnelle. En matière d’amélioration de l’efficacité, Beehive ne cherche pas à réduire la rugosité de surface des aubes imprimées, mais tire ses gains de l’élimination des chemins de fuite et de l’optimisation de la conception aérodynamique. Pour les zones soumises à des tolérances extrêmement serrées ou à des contraintes élevées, comme les extrémités d’aubes de turbine et les interfaces d’arbre, des opérations d’usinage sont conservées, mais l’ensemble de la pièce imprimée n’est pas soumis à une finition mécanique globale.

Follin indique que le Frenzy affiche une efficacité supérieure de 20 à 30 % par rapport aux moteurs comparables fabriqués de manière conventionnelle. L’entreprise travaille actuellement à la montée en cadence de production, prévoyant de fabriquer un grand nombre de moteurs à titre d’essai en seulement une à deux semaines, via une « démonstration de fabrication », afin de préparer la production en série. Beehive prévoit de produire plusieurs centaines de moteurs cette année, plusieurs milliers en 2027, puis environ 10 000 l’année suivante. En matière de recrutement, l’entreprise privilégie les ingénieurs ayant une expérience industrielle dans la fabrication additive ou les turboréacteurs, et fait participer les mécaniciens aux revues de conception afin d’éviter de concevoir des pièces impossibles à fabriquer.

Interrogé sur l’éventualité d’utiliser des imprimantes des fournisseurs chinois d’équipements de fabrication additive, BLT (Bright Laser Technologies) ou Farsoon, Follin a clairement indiqué que cela n’était pas envisageable. Il explique que le problème ne réside pas dans les capacités techniques des imprimantes, mais dans la sécurité des données. L’entreprise travaillant sur des applications militaires, elle continuera d’utiliser des composants fabriqués aux États-Unis ou dans des pays alliés. Il souligne que les opérations de maintenance des équipements présentent des risques de fuite d’informations, d’où la nécessité d’une grande prudence ; le contexte d’application a une influence sur le processus industriel tout aussi importante que d’autres facteurs.