Application: Outillage de superposition composite FDM
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Outillage de superposition composite FDM Présentation Les méthodes traditionnelles de fabrication de structures composites à matrice en polymère renforcé de fibres (FRP) requièrent l'emploi d'outillage matériel pour le moule ou le mandrin qui définit la forme de la pièce finale. Ces moules sont généralement fabriqués en métal (aluminium, acier ou Invar), mais des matériaux composites spécialisés et des plaques d'usinage résistant à des températures élevées sont également utilisés. Quel que soit le matériau employé, leur fabrication exige l'emploi d'une main-d'œuvre abondante et la réalisation de tâches d'usinage au coût élevé, produisant de nombreux déchets et entraînant de longs délais : de l'ordre de plusieurs semaines pour des formes relativement simples, à plusieurs mois pour les outils les plus complexes. L'utilisation de la FDM® (Fused Deposition Modeling, ou modélisation de dépôt par fil en fusion) dans la fabrication d'outillage composite a permis de réduire considérablement les coûts et les délais, sans compter de nombreux autres avantages comme la liberté de conception et la rapidité d'itération, quelle que soit la complexité de la pièce. La FDM a été utilisée pendant des années de façon satisfaisante dans les applications d'outillage de superposition et réparation, mais elle était limitée en raison de l'absence de matériaux capables de résister à la température de séchage de 350 °F fréquemment requise par les structures aérospatiales. Des matériaux comme les ABS/ASA, PC et résines ULTEM™ 9085 sont respectivement efficaces jusqu'à 180 °F, 270 °F et 300 °F. Avec l'introduction de la résine ULTEM 1010, la technologie s'est avérée très efficace lorsque les paramètres de fabrication dépassent 350 °F et 100 psig. Présentation de l'application La FDM est en train de devenir la technologie de choix pour la production rapide d'outils composites de superposition et de réparation en faible volume et à température élevée (> 350 °F), ainsi que pour la réalisation d'outillage sacrificiel de production à température modérée (< 350 °F). Par rapport à l'outillage traditionnel, la FDM offre des avantages significatifs en matière de délai, de coût et de simplification des processus de conception, fabrication et utilisation des outils, sans pour autant renoncer à augmenter leur fonctionnalité et leur complexité géométrique. AVANTAGES DE LA TECHNOLOGIE FDM Réduit les délais de plusieurs mois à quelques jours. Réduit les coûts d'usinage de plus de 50 %. Assure la rentabilité du prototypage de pièces composites. Simplifie la conception et la fabrication des outils, qui sont par ailleurs plus fonctionnels. Résiste aux cycles de séchage en autoclave et four à température élevée (> 350 °F, 100 psig). Fournit des solutions simples de matériaux sacrificiels à éliminer par lavage pour des applications complexes à outillage intégré. Simplifie la réalisation des modifications et itérations de conception des outils. LA FDM EST LA MEILLEURE OPTION Outils de superposition et de réparation en quelques jours, au lieu de plusieurs mois. Outil sacrificiel à température de séchage modérée (< 350 °F). Volumes de pièces relativement faibles (quelques dizaines ou centaines au lieu de plusieurs milliers). La taille des outils est adaptée au volume de fabrication réalisable avec l'imprimante 3D Fortus 900mc™, mais il est également possible de réaliser des outils segmentés. Les géométries d'outils bénéficient de matériaux à CTE plus élevé (par ex. mandrins mâles pour un meilleur compactage des pièces).

Les outils de superposition FDM ont des caractéristiques de conception et d'utilisation similaires à l'outillage traditionnel, notamment ceux à coefficient d'expansion thermique (CTE) élevé, comme l'aluminium et les plaques d'usinage, mais c'est une technologie qui permet une plus grande liberté et capacité de conception. Pour garantir une finition de surface de haute qualité et l'intégrité du vide, un post-traitement est nécessaire sur les outils FDM. Les outils sont abrasés de façon à adoucir les lignes de fabrication, puis scellés et soumis à un polissage final permettant d'obtenir des...