Une équipe composée de Thales Alenia Space, L'Université de Cranfield et Glenalmond Technologies ont produit avec succès un premier prototype à grande échelle d'un récipient sous pression en titane qui sera utilisé dans les futures missions habitées d'exploration spatiale.

La pièce mesure environ 1 m de haut et 8,5 kg de poids. Fabriqué en alliage de titane (Ti-6Al-4V), il a été déposé selon le procédé Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), dont l'Université de Cranfield a été la pionnière au cours de la dernière décennie.

Grâce à la possibilité de passer directement du dessin numérique à la structure finale, WAAM a intégré deux pièces individuelles en une seule pièce; éliminer le besoin de pièces forgées à long délai d'exécution ; et sensiblement réduit la quantité de déchets éliminés par usinage.

S'il est fabriqué traditionnellement, le composant aurait nécessité environ 30 fois plus de matière première que sa masse finale. En utilisant le processus WAAM, plus de 200 kg de Ti-6Al-4V ont été économisés pour chaque article. Il y a de la place pour l'améliorer encore, et Cranfield travaille sur des méthodes innovantes pour déposer plus près de l'épaisseur finale.

La forme WAAM a été fabriquée à Cranfield puis envoyée à Glenalmond Technologies où elle a été déstressée, scanné au laser, usiné et inspecté à l'aide d'une méthode par ultrasons. L'inspection finale a été réalisée par Agiometrix à l'aide d'une tomographie par ordinateur (CT-scan) pour l'analyse de la qualité interne et d'un scanner optique, avec Thales Alenia Space s'assurant que la pièce répondait aux exigences et spécifications mécaniques.

Suite aux contrôles, l'équipe du projet est convaincue que le navire répond aux exigences techniques et de qualité de conduite. L'équipe procède maintenant à la construction d'un deuxième prototype, dans le but d'effectuer un réglage fin de l'ensemble du cycle de fabrication, démontrer la répétabilité et la fiabilité du procédé, et pousser la mise en œuvre de la nouvelle approche dans le matériel de vol.

Ing. Massimo Chiampi, Chargé d'études sur les projets de fabrication additive chez Thales Alenia Space, a déclaré :« Nous recherchions une solution de fabrication innovante pour les réservoirs, qui souffrent généralement de longs délais avec la voie de production conventionnelle basée sur l'usinage soustractif. Grâce à ce projet, nous avons démontré que l'adoption de la technologie WAAM améliore la compétitivité de notre produit. Un article de forme proche du filet est fabriqué en quelques jours - par rapport à plusieurs mois nécessaires pour l'approvisionnement des produits forgés standard - et la quantité d'opérations d'usinage est également systématiquement réduite. Nous avons obtenu une réduction de 65% sur le délai global sans renoncer aux performances demandées et cela offre un avantage également en termes de flexibilité de conception, permettant de répondre aux besoins des clients à un stade avancé du projet."

Dr Jialuo Ding, Chercheur principal à l'Université de Cranfield et scientifique en chef à WAAM3D, a déclaré :« Nous développons la technologie WAAM depuis plus de 10 ans et il est très satisfaisant de la voir atteindre ce niveau de maturité commerciale. Nous sommes très enthousiastes à l'idée de déployer la technologie via notre nouvelle société dérivée, WAAM3D. Nous sommes également extrêmement satisfaits du travail effectué par Glenalmond Technologies, qui ont traité une pièce avec un stock d'usinage limité, parfaitement et du premier coup."

Dr Filomeno Martina, Maître de conférences à l'Université de Cranfield et PDG de WAAM3D, a déclaré : « Cette partie a été construite à l'aide de logiciels et de matériel développés au cours de la dernière décennie ; ceux-ci sont enfin prêts pour la commercialisation par le biais d'une nouvelle entreprise dérivée de Cranfield, WAAM3D. Cette partie nous a permis de tester les solutions innovantes de WAAM3D sur un cas utilisateur très médiatisé, avec un calendrier très agressif. Nous sommes très fiers du niveau d'automatisation atteint à l'Université de Cranfield. WAAM3D mettra tous ces outils à la disposition de la communauté industrielle dans les prochains mois et nous attendons avec impatience l'impact que cela aura sur la fabrication additive industrielle à grande échelle. »