Pour faire des économies de poids et de coûts dans la fabrication de composants d'avion, Airbus Helicopters dans la ville bavaroise de Donauwörth recourt également depuis peu à la fabrication additive (Additive Manufacturing). Les composants en titane fabriqués dans une imprimante 3D sont désolidarisés dans l'étape suivante de leur plaque de base – ce qui est effectué au moyen de la scie à ruban entièrement automatique KASTOwin amc. Cette machine de la société KASTO a été spécialement conçue pour la fabrication générative et séduit par un processus de sciage rentable, protecteur des pièces et d'exécution aisée pour l'opérateur.

Aucun secteur ou presque ne s'intéresse d'aussi près à la construction allégée que l'aéronautique – et cela pour de bonnes raisons : chaque gramme économisé sur un avion permet de faire de considérables économies de carburant sur le long terme. Cela profite d'une part aux compagnies aériennes, mais aussi aux constructeurs qui cherchent à remporter des marchés avec des produits de plus en plus légers. Les composants d'avion ne doivent toutefois pas seulement être légers, il leur faut être très robustes et absolument fiables. C'est pourquoi la production recourt de plus en plus souvent à des matériaux high-tech spéciaux et à des procédés de fabrication novateurs.

Airbus Helicopters aussi mise systématiquement sur des solutions allégées d'un genre nouveau. L'entreprise implantée dans la ville de Donauwörth en Bavière fait partie du Groupe Airbus, la plus grande entreprise européenne d'aéronautique et d'aérospatiale. Avec des effectifs d'environ 7 000 personnes, le site développe et produit non seulement plusieurs modèles d'hélicoptères comme le H135 et le H145, mais s'est également spécialisé dans la fabrication de portes d'avion. Airbus Helicopters à Donauwörth produit annuellement plus de 4 000 portes pour avions de ligne et de fret.

Couche après couche : fabrication de composants dans l'imprimante 3D

Pour la fabrication d'un arbre destiné au verrouillage des portes, Airbus recourt depuis peu à la fabrication additive. Le composant en titane est produit dans une imprimante 3D qui applique couche après couche la matière première pulvérulente sur une plaque de base de 400 x 400 millimètres. Comme l'arbre possède des parois fines et une géométrie complexe, ce procédé convient particulièrement bien à sa fabrication. Il permet de réduire les coûts de production et le volume de travail et, plus important encore : sachant que 16 arbres sont montés dans chaque A350, cela représente une économie de poids de plus de quatre kilos par avion.

Une fois les composants imprimés, ils doivent être détachés de la plaque de base, également en titane. Airbus a investi pour cette étape de travail dans la scie à ruban entièrement automatique KASTOwin amc. La machine de la société KASTO est en service depuis octobre 2018 à Donauwörth. Sa particularité : elle a spécialement été conçue pour l'usinage de pièces produites par fabrication additive

Dispositif de retournement pour exclure les détériorations de la pièce

À l'aide d'un chariot élévateur électrique, un collaborateur prélève dans l'imprimante 3D la plaque de base pouvant peser jusqu'à 40 kilos avec les arbres fixés dessus, la transporte jusqu'à la scie et la place sur le dispositif de serrage. La plaque est alors fixée au moyen de vis épaisses et la machine est fermée pour empêcher la sortie de poussière fine. Ce qui se passe ensuite est inhabituel : le dispositif en entier effectue un retournement à 180 degrés pour le processus de sciage, autrement dit les composants sont sciés la tête en bas. Ce concept est unique en son genre et offre de nets avantages dans la fabrication additive. Après le sciage, les pièces ne peuvent ni se renverser ni se déformer, ce qui évite des détériorations et par conséquent de laborieuses opérations de rectification, voire du rebut.

Avant le début du processus de sciage, l'opérateur mesure l'épaisseur de la plaque de base serrée dans le dispositif et entre cette valeur dans l'assistant d'exécution des ordres installé dans la commande AdvancedControl de la machine. La partie supérieure de la scie, équipée d'un entraînement précis par broche filetée à billes, se déplace ensuite à la hauteur exacte. Comme les plaques sont réutilisables et polies après chaque utilisation, leur épaisseur diminue avec le temps. La commande intelligente permet à chaque cycle de désolidariser les pièces à la cote exacte. Cela réduit aussi les opérations de rectification et permet des économies de matériau – un facteur de coût non négligeable quand il s'agit de titane.

Habillage intégral de la machine contre l'émission de particules très fines

Après le sciage, les arbres tombent dans un récipient collecteur prévu à cet effet et rembourré pour que les pièces ne s'abîment pas. Un opérateur les prélève par un clapet pour les acheminer à l'étape d'usinage suivante. Pour que les particules infimes nocives pour la santé générées par l'usinage de composants produits par fabrication additive ne parviennent pas dans l'air ambiant, la KASTOwin amc est dotée d'un habillage intégral. Elle est en outre préparée pour pouvoir être raccordée à une installation d’aspiration. Elle répond donc aux exigences les plus sévères en matière de sécurité du travail et de protection des opérateurs.

Avant de se décider pour la machine de KASTO, les responsables d'Airbus ont fait faire à Achern dans le Pays de Bade, chez le spécialiste de la technique de sciage, différents essais de sciage qui les ont entièrement convaincus. Par ailleurs, l'usinage par sciage des plaques en titane est apparu comme sensiblement moins onéreux et moins compliqué que d'autres procédés tels que le fraisage ou l'étincelage par fil. Comparée aux autres installations dans le hall immense de l'usine, la KASTOwin est en outre extrêmement compacte et peu encombrante. Elle est simple à utiliser et convainc par des temps de coupe courts et des résultats optimaux.

Pour Airbus, le passage au procédé d'impression 3D et l'achat de la KASTOwin amc portent déjà leurs fruits : les arbres destinés à verrouiller les portes d'avion sont plus légers de 45 % et leur coût de production inférieur de 25 % par rapport à un composant traditionnel. Airbus Helicopters fabrique actuellement dans son usine de Donauwörth près de 2 200 de ces composants en titane. Il est prévu pour l'avenir de fabriquer également d'autres composants par procédé additif, et donc d'impliquer encore plus largement la scie KASTO dans le processus de production.