C’est un test grandeur nature qui vient d’être franchi pour l’impression 3D. L’Andromède, un chasseur de mines de la Marine nationale équipé d’une hélice réalisée via ce procédé de fabrication, a validé des essais en mer en fin d’année dernière. « Nos travaux ont démontré que les pales en fabrication additive avaient des caractéristiques équivalentes, voire meilleures que les pales actuelles », souligne Éric Le Tollec, le responsable des opérations concernant les chasseurs de mines pour la Marine nationale.
De quoi ravir Naval Group, qui a fabriqué cette hélice. « 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, le directeur du site de Nantes-Indret (Loire-Atlantique) où l’hélice a été fabriquée.
Avantages multiples
La pièce est 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, le coordinateur des projets de fabrication additive pour Naval Group. Ces pales, qui vont subir des conditions d’utilisation sévères (corrosion, fatigue, résistance aux chocs...), ont reçu la certification du Bureau Veritas.
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.
— Emanuel Chol, directeur du site de Naval Group à Nantes-Indret
Naval Group croit dur comme fer à ce procédé de fabrication prometteur, dont les avantages sont multiples comparés à ceux traditionnels, qui impliquent de multiples opérations (fonderie, usinage...). La fabrication additive est d’abord plus économe en matière. Avec elle, le surplus n’est que de 20 %, contre 50 % avec les procédés de fabrication classique. Un gain non négligeable sur l’alliage de cuivre et d’aluminium qui compose l’hélice de l’« Andromède ». En outre, les pièces imprimées en 3D affichent de meilleures performances. Là, les hélices sont plus légères et présentent une meilleure discrétion acoustique. Enfin, la production est plus rapide. Dans certains cas, les délais de fabrication pourraient être divisés par dix !
Partenariats locaux
La fabrication additive promet aussi de révolutionner le design des pièces, qui ne sont alors plus produites par soustraction mais par addition de matière. « Cette technique permet de concevoir des pièces avec des designs 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 prototypes, comme les échangeurs thermiques qui pourraient ainsi être produits d’un seul tenant, sans éléments de fixation, Naval Group envisage de diviser par dix leur volume et leur poids.
Pour atteindre un tel succès, qui a nécessité près de trois années de R & D, l’industriel s’est entouré de partenaires situés en Loire-Atlantique. Les travaux menés avec l’école Centrale Nantes ont permis de qualifier le procédé de dépôt de matière par fusion de fils métalliques. Pour les aspects de production, Naval Group s’est rapproché de l’intégrateur 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 WAAM [Wire arc additive manufacturing] de très grande capacité. La cellule mesure 20 mètres de longueur par 10 mètres de largeur avec deux robots », précise Emmanuel Chol.
7 M€ par an pour la fabrication additive
Fort de cette réussite, le fabricant de navires militaires accélère ses investissements dans la fabrication additive, qui devraient passer à 7 millions d’euros par an, contre 3 à 4 millions précédemment. De quoi doper ses capacités de conception et de fabrication. Aujourd’hui, l’industriel compte une trentaine d’ingénieurs et techniciens spécialisés dans ces nouveaux procédés. Il envisage de doubler sa capacité de production sur le site de Nantes-Indret, en investissant dans une seconde machine de fabrication additive robotisée.
À l’avenir, son catalogue de pièces issues de la fabrication additive devrait aussi être élargi : des hélices pour d’autres navires militaires, mais également des carters, des éléments internes de réacteurs nucléaires, des pièces de tôlerie renforçant la structure (carlingage). Ces éléments 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.
