L'impression 3D SLS ( Frittage de poudre ) permet d'obtenir un drone plus léger et plus performant avec Quickparts - QuickParts
T-HAWK 3d printed parts

L’impression 3D SLS ( Frittage de poudre ) permet d’obtenir un drone plus léger et plus performant avec Quickparts

L’impression 3D SLS ( Frittage de poudre )  permet d’obtenir un drone plus léger et plus performant avec Quickparts

« Ce procédé a permis de répondre efficacement aux exigences de poids, mais aussi de réduire considérablement la complexité en réduisant le nombres de pièces et d’assemblages, a déclaré Williams.  » Ces assemblages qui sortent de l’imprimante en une seule pièce suppriment le poids des attaches et autres moyens de collage »

Un rapport poids/résistance sans précédent pour un véhicule aérien sans pilote T-Hawk grâce à des pièces imprimées en 3D par Quickparts.

Le micro-véhicule aérien sans pilote T-Hawk est né d’un projet de recherche de la DARPA visant à créer un véhicule militaire de renseignement, de surveillance et de reconnaissance de petite taille, ne pesant que  5 Kg. Avec  décollage et  atterrissage verticaux, il devait être facile à transporter et à installer par un combattant, ne nécessiter qu’une formation minimale et pouvoir voler jusqu’à 10 000 pieds.

Le projet a été confié à Honeywell Aerospace en partenariat avec AAI Textron Systems et les équipes  savaient qu’un développement très rapide était une condition de la réussite du projet. C’est dans cet esprit qu’elles se sont adressées à Quickparts, pour son expertise en matière de développement rapide, de prototypage et de fabrication additive de pièces aéronautiques.

Quickparts fournit un service rapide de pièces imprimées en 3D, pour les fabricants de tous les secteurs et du monde entier. Les équipes mondiales offrent des conseils d’experts permettant d’adapter rapidement les projets de recherche pour tirer parti des avantages de l’impression 3D.

Après la phase  de prototypes et de modèles d’essai, les concepteurs ont d’abord envisagé que de nombreuses pièces en polymère seraient réalisées en fibre de carbone ou moulées par injection, mais elles ont immédiatement rencontré des problèmes. Avec les premiers essais en vol, les nombreuses itérations pour passer du concept initial à la pré-série impactaient fortement le budget et le délai, alors que le déploiement rapide auprès de nos combattants sur le théâtre des opérations était une exigence constante.

L’équipe s’est efforcée de respecter la limite de poids maximale de 38 grammes du module de contrôle. Les ingénieurs de l’AAI chargés de la structure du drone avaient initialement conçu une structure en fibre de carbone. Après avoir évalué leur approche, ils ont constaté que le coût et le délai étaient prohibitifs et qu’il n’était pas facile de l’adapter à la production série. L’impression 3D SLS (frittage laser sélectif) c’est alors imposée, en permettant la réalisation de pièces creuses ; Géométries réalisables uniquement via des procédés d’impression 3D.

En utilisant des techniques de production traditionnelles, les 4 modules de contrôle comportaient 6 à 7 composants chacun, utilisant de la fibre de carbone formée sur des mandrins en bois. Grâce à l’impression 3D SLS et aux conseils de conception en  fabrication additive, les équipes   de l’AAI ont réduit la complexité et le coût de fabrication en fusionnant plusieurs composants en 1 seule pièce et en utilisant le matériau PA Duraform qui présente un rapport résistance/poids très efficace. Pour cette application, les résultats des performances aéronautiques ont été comparables à ceux de la fibre de carbone.

Ce procédé a permis de répondre efficacement aux exigences de poids et de réduire considérablement la complexité en limitant les assemblages.  Le poids supplémentaire des fixations et de l’adhésif a été éliminé par la fabrication en une seule pièce. 

Avec un moteur à essence 2 temps au sommet du T-Hawk, un puissant ventilateur en polymère renforcé de fibre de verre moulé par compression dirigeait le flux d’air à travers un stator puis vers les modules de contrôle. Le poids, le temps et le budget ont été des facteurs déterminants tout au long du processus de conception et de transition vers la production. Le stator était une conception aérodynamique complexe composée de 13 aubes. Il a été envisagé d’utiliser le moulage par injection jusqu’à ce que l’on se rende compte que l’outillage s’avérerait presque impossible à concevoir, que le budget serait prohibitif et qu’il irait à l’encontre d’un déploiement rapide sur le terrain.

Il a alors été décidé de le produire en résine Polyuréthane via des outillages en silicone, réalisés à partir de maîtres modèles issus d’impression 3D ( Stéréolithographie- SLA )

Alors que l’équipe avait été initialement consultée pour travailler sur les modèles prototypes, les techniques utilisées ont ensuite été étendues à la production à grande échelle. Les plans initiaux de réalisation d’outillages pour la production  de ces pièces ont été abandonnés en raison du coût et des modifications continues de la conception. Avec des pièces imprimées en 3D entièrement éprouvées et testées pour la cellule, et autres composants, le service de Quickparts ne concernait plus les prototypes mais la production rapide, série.

Le produit fini répondait aux exigences en tant que micro-véhicule aérien très léger et très fonctionnel, avec des vitesses allant jusqu’à 80 km/h, un vol diurne et nocturne, et une capacité inégalée de vol stationnaire qui permettait des fonctions telles que l’identification d’engins explosifs et l’évaluation des dégâts pour les personnes au sol. Pesant moins de 10 kg, entièrement assemblé avec ses capteurs, le T-Hawk tient dans un sac à dos et permet de réaliser un large éventail de missions.

Matériau et technologie :


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