De nombreuses entreprises coopèrent pour tester des hélices à pales en titane

Le laboratoire de turbomachines de l'Université de Notre Dame (NDTL), Norsk Titanium, Pratt & Whitney et TURBOCAM international ont annoncé des essais supplémentaires sur des hélices monolithiques à pales en titane fabriquées selon des techniques de fabrication additive. Le premier test, achevé en 2018, permettra de tester les performances dynamiques de l'hélice. Le produit est fabriqué à l'aide de la technologie norvégienne de dépôt rapide de plasma de titane TM (RPDTM) et sera certifié conformément aux normes de certification de qualité en vigueur de pratt & Whitney pour les composants de machines de turbine. Ce test prouve que la fabrication additive peut être appliquée à la turbomécanique et ouvre la voie à une certification complète du produit.


Les essais auront lieu au centre d’essais pour turbines-machines de NDTL à Indiana, aux États-Unis, qui dispose de la technologie la plus avancée au monde. Après le premier test, le produit satisfait à tous les points de test de conception, de vitesse et de rapport de pression. Ce test porte sur les caractéristiques de fatigue à cycle élevé et de fatigue à cycle faible du produit. L'essai comprendra une variété d'essais d'accélération et de décélération pour observer l'impact des vibrations en temps réel sur les pales.

titanium plate for aer

TURBOCAM international a effectué une évaluation de la qualité de fabrication avant le test. Aucune concentration de stress résiduelle n'a été trouvée dans l'évaluation. La concentration de stress conduit à la déformation. TURBOCAM international a également déterminé que les matériaux utilisés par la technologie norvégienne de dépôt rapide de plasma de titane TM étaient également adaptés aux laminoirs traditionnels et pouvaient correspondre aux performances des pièces forgées Ti-6al-4v.


Le plan final du projet consistait à établir des spécifications pour la fabrication de pièces surchargées complexes pour turbomachines. Dans le même temps, atteindre l'objectif de réduction des coûts de fabrication et des délais de production. Cet objectif a été atteint dans la fabrication de pièces de cellule pour le Ti6Al4V.


Pratt & Whitney supervisera l'ensemble du processus de fabrication et de test afin de fournir un support de données pour le développement futur des moteurs. Un porte-parole de la société a déclaré que c'était un plaisir de faire partie du test. L'utilisation de technologies de fabrication additive, telles que la technologie de dépôt rapide au plasma TM de titane norvégien, permet de réduire les étapes de fabrication et le temps de développement des principaux composants de la turbine.


La technologie norvégienne de dépôt rapide de plasma au titane (TM) est une autre technologie d’impression 3D sur métal comparée à notre technologie d’impression 3D classique à base de lit de poudre pour le métal en fusion. Selon la classification ASTM, la technologie TM de dépôt rapide au plasma appartient à la technologie d'impression 3D par dépôt d'énergie directionnel (DED). Il est dit que, grâce à sa propre recherche et au développement de la technologie de dépôt directionnel d'énergie DED (technologie d'impression 3D de revêtement de poudre coaxiale LENS), pulitrix possède de nombreuses années d'expérience dans l'impression 3D du plateau de lame complet.


Les composants additifs sont utilisés depuis de nombreuses années sur les aéronefs, mais leur utilisation a été limitée aux composants non critiques, tels que les composants de plomberie et les composants intérieurs. Même lorsqu'elles sont utilisées dans des pièces de moteur (telles que le célèbre injecteur de carburant pour moteur GE Leap), les exigences de performance des pièces sont principalement le transfert de chaleur plutôt que les performances mécaniques. En ce qui concerne le disque de lame dans son ensemble, le défi vient à la fois de la conduction thermique et des performances mécaniques. On peut dire que si le disque de lame imprimé en 3D peut réussir le test de plusieurs couches de performances de l’aviation, c’est un tournant pour la fabrication additive.


Cependant, pour les applications aéronautiques, l'obtention de la certification est un défi important. Parce que l'industrie aéronautique a tendance à certifier la conception des pièces et à s'y tenir tout au long de la vie de l'aéronef. La pleine participation de Pratt & Whitney joue un rôle clé dans la promotion de la certification de l'impression 3D.


De plus, en février 2019, SAE et le titane norvégien ont introduit le standard pour l'application de la technologie d'impression 3D par dépôt d'énergie directionnel (DED). Les deux normes formulées conjointement sont AMS7004 (pièces préfabriquées en alliage de titane pour la fabrication additive de dépôt d'énergie par dépôt d'énergie orientée arc de contrainte ti-6al-4v) et d'AMS7005 (technologie de fabrication additive de dépôt d'énergie par dépôt d'énergie orientée par plasma). La nouvelle norme définit les exigences minimales que doivent remplir les clients du secteur de l'aérospatiale pour l'achat de pièces préfabriquées en titane à dépôt rapide par plasma norvégien. Cela a jeté les bases du développement du titane norvégien dans le domaine de l'aérospatiale.


Le titane norvégien a reçu la première certification de navigabilité de la FAA pour les structures en alliage de titane imprimées en 3d en février 2017. La technologie a été appliquée au 787 dreamliner de Boeing. Il prétend réduire le coût des pièces de 30% et réduire la consommation d'énergie, le gaspillage de matériaux et les cycles de production.