« C’est une avant-première », lance Eric d’Albiès, directeur stratégie, R&T et innovation de Safran. Face à lui, sur un plateau : une pièce métallique à la géométrie complexe de 40 centimètres de diamètre, issue d’un procédé de fabrication additive. Validé par la direction générale de l’armement (DGA) il y a quelques jours, ce support pallier intégrera le moteur M88 d’un Rafale de Dassault Aviation, qui sera livré fin 2023. Une nouvelle pièce dévoilée par le groupe à l’occasion de l’inauguration, vendredi 7 octobre, de son campus dédié à l’impression 3D au Haillan (Gironde), près de Bordeaux. Et qui reflète l’ambition de Safran de massifier l’usage encore embryonnaire de cette technologie dans le transport aérien.
Des pièces d’avions moins lourdes et plus résistantes, une réduction des besoins en matière première… et in fine des appareils moins gourmands en énergie. Sur fond de décarbonation et de souveraineté industrielle, Safran fonce droit vers la fabrication additive, ce procédé basé sur la fusion de poudres métalliques par laser. Aujourd’hui, le groupe fournit une douzaine de pièces imprimées en 3D notamment pour les moteurs Leap de l’Airbus A320neo et l’Arrano de l’hélicoptère H160, et développe cinq nouvelles références pour le M88 du Rafale. «Demain, nous comptons équiper le SCAF et l’A350», ambitionne Eric d’Albiès. Alors que cette technologie pourrait être déterminante pour le programme de moteur du futur CFM Rise, Safran vise une centaine de pièces référencées d’ici 2025, dans les moteurs, mais aussi les nacelles et les trains d’atterrissage.
Bientôt plusieurs dizaines de milliers de pièces par an
Pour la première fois, l’industriel regroupe dans un même bâtiment de 12 500 m², où travaillent une centaine de personnes, les activités de conception, de développement et de production liées à la fabrication additive, auparavant dispersées sur une douzaine de sites. Un investissement de 80 millions d’euros, ayant permis notamment d’acquérir 8 imprimantes laser sur lit de poudre (nickel, titane et aluminium). Le cycle de production varie de quelques heures à quatre jours maximum pour les plus grandes pièces. En 2026, l’effectif devrait atteindre 200 collaborateurs. Il faut dire que Safran tient à ne pas se laisser distancer par les autres motoristes, également actifs en la matière, tels que General Electric, Pratt & Whitney et Rolls-Royce.
adrien daste Safran a référencé une douzaine de pièces imprimées en 3D, dont ces inserts de moteurs pour hélicoptères (copyright: Adrien Daste/Safran)
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Avec ce nouvel outil industriel, Safran compte passer de la fabrication à petite échelle à la production en série : le site va livrer 4000 pièces en 2022 et compte doubler ce volume dès 2023. « A partir de 2026, nous produirons plusieurs dizaines de milliers de pièces par an », pronostique François-Xavier Foubert, directeur général du nouveau campus. Si Safran planche sur l’impression 3D depuis une vingtaine d’années, l’objectif est désormais de passer à la vitesse supérieure et de faire certifier un maximum de pièces, par la DGA dans le militaire et l’Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA) dans le civil. « Pour un moteur, on estime qu’un quart des pièces pourraient être réalisées en fabrication additive, contre moins de 1% aujourd’hui », évalue Eric d’Albiès.
Produire des pièces de plus grandes dimensions
Une dynamique permise par les améliorations apportées ces dernières années à l’impression 3D : les performances mécaniques des pièces sont désormais plus élevées que celles obtenues par fonderie, mais encore en deçà de celles issues de la forge. « On ne peut pas prétendre introduire l’impression 3D pour les pièces tournantes des moteurs, trop sollicitées, mais cela est envisageable pour toutes celles qui sont statiques », résume Eric d’Albiès. Des performances qui seront d’autant plus élevées que la conception aura dès le début pris en compte l’usage de ce procédé innovant. Géométrie complexe, utilisation optimisée de la matière, multifonctionnalités… « On obtient des gains de masse de 25% et dans certains cas de 40 voire 50% », souligne François-Xavier Foubert. Safran a développé un bloc hydraulique pour l’A350 plus léger de 40% par rapport à une pièce forgée similaire.
Principal enjeu pour industrialiser le procédé : mettre la main sur des machines de plus grande dimension. Les plateaux actuels d’une cinquantaine de centimètres limitent la taille des pièces. Le groupe voudrait pouvoir fabriquer des pièces d’un mètre et mène des discussions étroites avec les fabricants de machines que sont les allemands EOS et SLM Solutions, le britannique Renishaw et le français AddUp. A la clé : la possibilité de fabriquer de grandes pièces monoblocs en lieu et place d’un assemblage par grands secteurs. Deuxième amélioration technologique attendue : l’augmentation de la productivité via de nouvelles formes du rayon laser, démultipliant la vitesse d’exécution lors de la fusion des poudres.
Cyril Abad Safran déploie toute une batterie de technologies digitales autour de l'impression 3D, comme ce bras de mesure portable (Cyril Abad/CAPA Pictures/Safran)
Prendre de la distance avec les fondeurs
Au-delà des enjeux technologiques, la ruée vers la fabrication additive s’explique aussi par la volonté de Safran de réduire sa dépendance vis-à-vis des acteurs de la fonderie et de la forge. Très exigeants sur la qualité des pièces mais demandeurs de faibles volumes par rapport à l’automobile par exemple, les acteurs aéronautiques peinent à faire entendre leurs desideratas auprès de ces acteurs qui n’ont cessé de se consolider ces dernières années. Quand il faut plusieurs années pour développer une pièce par les procédés métallurgiques traditionnels, quelques mois suffisent avec la fabrication additive grâce à l’arsenal de technologies digitales qu’elle met en œuvre dont l’intelligence artificielle. De quoi réduire au passage les besoins de stocks. Avec l’impression 3D, Safran espère reprendre la main.
« Avec ce site, nous allons pouvoir rapatrier un certain nombre de pièces de fonderies produites à l’étranger », assure Olivier Andriès, directeur général de Safran qui voit dans cette technologie un levier de souveraineté industrielle. D’autant plus qu’à l’heure où les délais se rallongent du côté des producteurs de métaux, la fabrication additive limite les quantités de matières premières nécessaires. En fonderie, une pièce de 500 g nécessite 2 kg de matière. Avec la fabrication additive, il ne faut que 600 g de matière pour une pièce de 400 g. « Nous n’avons pour autant pas vocation à produire à terme toutes les pièces nous-mêmes, prévient Eric d’Albiès. Le campus travaille d’ailleurs directement avec notre réseau de fournisseurs pour qu’ils se mettent aussi à l’heure de la fabrication additive. » C’est l’objectif de Safran, que les dirigeants résument par une boutade : faire de l’impression 3D une technologie addictive.
