C’est un test grandeur nature qui vient d’être franchi pour la technologie de fabrication additive. L’Andromède, un chasseur de mines de la marine nationale équipé d’une hélice réalisée par ce procédé de fabrication, a validé des essais en mer fin décembre. "Nos travaux et nos essais ont démontré que les pales en fabrication additive avaient des caractéristiques équivalentes, voire meilleures que les pales actuelles", souligne Eric le Tollec, responsable des opérations concernant les chasseurs de mines pour la marine nationale.
Du labo à l'industrie
De quoi ravir Naval Group, qui a fabriqué cette hélice de manière totalement nouvelle grâce au procédé d’impression 3D. "C’est une première mondiale de mettre une hélice issue de la fabrication additive sur un navire militaire en opération et pas uniquement pour des tests. (…) Elle ne présente aucune restriction d’emploi par rapport à une hélice classique", se félicite Emmanuel Chol, directeur du site de Nantes-Indret (Loire-Atlantique) où l’hélice a été fabriquée.
La pièce est particulièrement imposante. D’une envergure de 2,5 mètres, elle est composée de cinq pales de 200 kg chacune. "Cette hélice n’a pas été fabriquée dans un labo, mais dans un site de production en environnement industriel. C’est le jalon qui marque le passage de l’innovation à l’industrie", souligne Cyril Nota, coordinateur des projets de fabrication additive pour Naval Group. Ces pales, qui vont subir les conditions d'utilisation sévères des navires militaires (corrosion, fatigue, résistance aux chocs…), ont reçu la certification du Bureau Veritas.
Des pièces fabriquées plus vite et plus performantes
Naval Group croit dur comme fer à ce procédé de fabrication prometteur. Les avantages sont multiples par rapport aux procédés de fabrication traditionnels, qui impliquent de multiples opérations (fonderie, usinage…).
Tout d’abord, la fabrication additive est plus économe en matière. Quand il faut un surplus de matière de 50% avec les procédés de fabrication classique, ce surplus chute à 20% avec la fabrication additive. Un gain non négligeable sur l'alliage de cuivre et d'aluminium qui compose l'hélice de l'Andromède.
En outre, les pièces réalisées affichent de meilleures performances. A titre d’exemple, les hélices réalisées de cette manière sont plus légères et présentent une meilleure discrétion acoustique. Enfin, les pièces sont produites plus rapidement. Dans certains cas, les délais de réalisation pourraient être divisés par dix !
Révolution du design
Surtout, la fabrication additive devrait révolutionner le design des pièces, du fait même qu’elles ne sont plus produites par soustraction mais par addition de matière. "La fabrication additive permet de concevoir des pièces avec des design qui ne sont pas accessibles aujourd’hui par les procédés de fabrication classiques, notamment par fonderie", souligne Emmanuel Chol. Avec des gains significatifs à la clé. Dans le cadre de pièces prototype comme les échangeurs thermiques, Naval Group envisage de diviser par 10 le volume et le poids de certains équipements.
Partenariats locaux
Pour atteindre un tel succès, qui a nécessité près de trois années de R&D, Naval Group s’est entouré de partenaires situés en Loire-Atlantique. Les travaux menés avec l’Ecole Centrale Nantes ont permis pour qualifier le procédé de dépôt de matière par fusion de fils métalliques. Pour les aspects de production, l’industriel s’est rapproché de l’intégrateur implanté en Loire-Atlantique du fabricant de machines japonais Yaskawa, spécialisé dans l’impression 3D. "Nous sommes le seul industriel en Europe à disposer d’une machine de fabrication additive métallique reposant sur le procédé WAM [Wire Arc Additive Manufacturing, ndlr] de très grande capacité. La cellule fait 20 mètres par 10 avec deux robots", précise Emmanuel Chol, directeur du site de Nantes-Indret.
Des pièces imprimées en 3D pour le futur porte-avions
Fort de cette réussite, le fabricant de navires militaires accélère ses investissements dans le domaine de la fabrication additive. Naval Group compte investir désormais 7 millions d’euros par an, contre 3 à 4 millions d’euros les années précédentes. Cela permettra de booster ses capacités de conception et de fabrication. Aujourd’hui, Naval Group compte une trentaine d’ingénieurs et techniciens spécialisés dans ces nouveaux procédés. L’industriel envisage de doubler sa capacité de production sur le site de Nantes-Indret, en investissant dans une seconde machine de fabrication additive robotisée.
Dans l’avenir, Naval Group espère élargir son catalogue de pièces issues de la fabrication additive: des hélices pour d’autres navires militaires mais également des carters, des éléments internes de réacteurs nucléaires, des sous-ensembles de carlingages. Ces pièces pourront équiper les nouvelles frégates, les sous-marins nucléaires d’attaque de la gamme des Barracuda en cours de production mais aussi le porte-avions de nouvelle génération récemment annoncé par le président de la République.
