Pour rendre l'industrie maritime européenne plus compétitive au niveau mondial, des matériaux innovants sont nécessaires pour améliorer les performances des navires et les rendre plus respectueux de l'environnement. Dans les années récentes, d'autres industries ont fait beaucoup de progrès dans ce domaine. Cependant, le secteur maritime est à la traîne dans l'adoption de matériaux avancés qui ont une empreinte environnementale plus faible et sont moins coûteux et plus faciles à entretenir.

Faire sa part pour propulser l'industrie maritime vers l'avant, le projet RAMSSES financé par l'UE a tiré parti d'un nouveau poids léger, matériaux performants pour développer le premier démonstrateur de pales d'hélice creuses. Ce résultat innovant a été obtenu en utilisant la fabrication additive (AM) - un processus dans lequel des objets 3D sont construits en ajoutant couche après couche de matériau. Dans une actualité en ligne publiée dans la revue 'Marine Propulsion &Auxiliary Machinery', Patrice Vinot, responsable package hélice du partenaire du projet Naval Group, déclare :« Bien que la fabrication additive soit de plus en plus présente dans l'industrie, la programmation et la conception de pièces complexes, comme les pales d'hélices de navires, représente un défi considérable. » L'objectif de l'équipe du projet est de produire des hélices qui améliorent les capacités opérationnelles des navires.

Impression 3D pour une meilleure propulsion des navires

Le processus AM que les chercheurs utilisent pour améliorer la propulsion des navires s'appelle la fabrication additive à l'arc filaire (WAAM). Le processus fonctionne en faisant fondre un fil métallique en utilisant un arc électrique comme source de chaleur. Une fois fondu, le fil est extrudé en perles qui se collent pour créer une couche de métal. Ceci est ensuite répété couche par couche pour construire une pièce métallique en 3D. WAAM est utilisé pour concevoir de gros composants - dans ce cas, des hélices jusqu'à 6 m de diamètre, ce dont les technologies de fabrication traditionnelles sont incapables. Ce développement permettra à l'avenir la production d'hélices plus complexes.

Gains industriels attendus

Le premier démonstrateur de l'équipe est une pale creuse à l'échelle d'un tiers pour une hélice de porte-conteneurs. Il a été imprimé en acier inoxydable en moins de 100 heures et pèse environ 300 kg. Alors que 300 kg pour une seule lame, et une maquette en plus, peut sembler ridiculement lourd au profane, ça peut relativiser de savoir que les pales d'hélices peuvent peser jusqu'à 20 tonnes ! Lorsqu'il est produit à grande échelle, l'équipe s'attend à ce que la lame pèse plus de 40 % de moins que les composants conventionnels. Les propriétés hydrodynamiques de la pale seront évaluées par simulation numérique. Il sera en outre soumis à des tests de fatigue et de corrosion.

Le projet RAMSSES (Realisation and Demonstration of Advanced Material Solutions for Sustainable and Efficient Ships) est actuellement en train de développer une hélice à pales creuses pour porte-conteneurs. « Le potentiel du procédé révélé par cette nouvelle étude de cas fait que nous anticipons désormais des performances inégalées pour les hélices de demain, " précise M. Vinot. Le projet est à mi-parcours de son mandat de 4 ans.